DE4221126A1 - Hydropneumatic spring suspension system for vehicle - uses mechanical spring to produce counter force to balance out force generated in fluid reservoir - Google Patents

Hydropneumatic spring suspension system for vehicle - uses mechanical spring to produce counter force to balance out force generated in fluid reservoir

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DE4221126A1 DE19924221126 DE4221126A DE4221126A1 DE 4221126 A1 DE4221126 A1 DE 4221126A1 DE 19924221126 DE19924221126 DE 19924221126 DE 4221126 A DE4221126 A DE 4221126A DE 4221126 A1 DE4221126 A1 DE 4221126A1
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Abstract

The hydropneumatic system has a telescopic strut (2) made up of a cylinder (4) and a piston (6). They work in conjunction with a storage vessel (20) containing a compressible medium. By subjecting a pressure surface (A) on the piston to a hydraulic pressure (p2) generated by a pneumatic pressure (p1) at the reservoir, a load-carrying support force (F1) is produced. A counter force (F2) is produced by a mechanical spring (30) to give an adjusted support force (F). USE/ADVANTAGE - Vehicle suspension is made with simpler, cheaper parts and sealing problems are eliminated allowing the spring characteristics to be held constant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit min­ destens einem aus einem Zylinder und einem Kolben bestehenden Federbein, welches über ein Hydraulikmedium gegen min­ destens einen ein kompressibles Medium enthaltenden, hydro­ pneumatischen Federspeicher wirkt, wobei durch Beaufschlagung einer Druckfläche des Kolbens mit einem von einem pneumatischen Druck des Federspeichers bewirkten, hydraulischen Druck eine lasttragende Abstützkraft erzeugt wird, und wobei eine der Abstützkraft entgegenwirkende Gegenkraft erzeugt wird, so daß eine resultierende Tragkraft des Federbeins sich aus der Differenz Abstützkraft minus Gegen­ kraft ergibt.The present invention relates to a hydropneumatic Suspension system, especially for motor vehicles, with min at least one consisting of a cylinder and a piston Suspension strut, which is protected against min at least a hydro containing a compressible medium pneumatic spring-loaded acts, whereby by acting a pressure surface of the piston with one of one Pneumatic pressure of the spring mechanism, hydraulic Pressure a load-bearing support force is generated, and a counterforce opposing the support force is generated so that a resulting load capacity of the Shock absorber from the difference of the supporting force minus the counter strength results.

Ein derartiges Federungssystem ist beispielsweise aus der DE-OS 40 08 831 bekannt. Hierbei teilt der Kolben des Federbeins aufgrund einer Kolbendichtung innerhalb des Zylinders zwei Druckräume voneinander ab, und zwar einer­ seits einen eine Kolbenstange umschließenden Ringraum und andererseits einen der Kolbenstange gegenüberliegenden, "lasttragenden" Zylinderraum, wobei diese beiden Druckräume hydraulisch voneinander unabhängig mit jeweils einem sepa­ raten Federspeicher verbunden sind. Der eine Federspeicher bewirkt innerhalb des Zylinderraums einen ersten hydraulischen Druck, der durch Beaufschlagung der entsprechenden Druckfläche des Kolbens die Abstützkraft erzeugt, und durch den anderen Federspeicher werden der Ringraum und die diesem zugekehrte Druckfläche des Kolbens mit einem zweiten hydraulischen Druck beaufschlagt, wodurch die Gegenkraft entsteht. Bei diesem bekannten Federungssystem sind die vorhandenen zwei Federspeicher insofern von Nachteil, als ja ein Federspeicher aufgrund seiner konstruktiven Ausge­ staltung (insbesondere aufgrund der erforderlichen Abdich­ tungen) ein relativ teures Bauteil ist. Zudem können Ab­ dichtungsprobleme im Bereich der Kolbendichtung des Feder­ beins auftreten, weil diese von beiden Seiten her mit den jeweiligen hydraulischen Drücken beaufschlagt wird, wobei diese beiden Drücke üblicherweise geringfügig verschieden sind, so daß die Dichtung nur gegen einen geringen Diffe­ renzdruck abdichten muß. Eine Kolbendichtung benötigt nun aber eigentlich eine einseitige Druckbeaufschlagung mit einer bestimmten Mindesthöhe, um zuverlässig abdichten zu können. Aus diesem Grund können innerhalb des Federbeins des bekannten Federungssystems Leckagen derart auftreten, daß Hydraulikmedium über die Kolbendichtung vom Zylinder­ raum in den Ringraum oder umgekehrt übertritt, was dann aber eine unerwünschte Veränderung der Federcharakteristik zur Folge hat.Such a suspension system is for example from the DE-OS 40 08 831 known. Here, the piston of the Shock absorber due to a piston seal inside the Cylinder two pressure spaces from each other, one on the one hand an annular space enclosing a piston rod and  on the other hand, one opposite the piston rod, "load-bearing" cylinder space, these two pressure spaces hydraulically independent of each other with one sepa each advise spring accumulators are connected. One spring accumulator causes a first hydraulic within the cylinder space Pressure by applying the appropriate Pressure surface of the piston generates the support force, and by the annulus and the other spring accumulators this facing pressure surface of the piston with a second hydraulic pressure is applied, reducing the counterforce arises. In this known suspension system existing two spring accumulators in that disadvantage yes a spring accumulator due to its design design (especially due to the necessary sealing tion) is a relatively expensive component. From Ab sealing problems in the area of the piston seal of the spring legs occur because they come from both sides with the respective hydraulic pressures is applied, wherein these two pressures are usually slightly different are, so that the seal only against a slight difference must seal the pressure limit. A piston seal is now required but actually a one-sided pressurization with a certain minimum height to seal reliably can. For this reason, inside the strut of the known suspension system leakages occur in such a way that hydraulic medium through the piston seal from the cylinder space in the annulus or vice versa, what then but an undesirable change in the spring characteristics has the consequence.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Federungssystem der gattungsgemäßen Art konstruktiv und hinsichtlich des finanziellen Aufwandes für seine Kom­ ponenten zu vereinfachen und so zu verbessern, daß durch Beseitigung der geschilderten Abdichtungsprobleme die Federcharakteristik praktisch konstant gehalten werden kann.The present invention is therefore based on the object a suspension system of the generic type constructively and with regard to the financial expenditure for his comm  simplify components and improve them so that by Elimination of the sealing problems described Spring characteristics can be kept practically constant can.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Erzeu­ gung der Gegenkraft eine mechanische Feder vorgesehen ist. Hierdurch erübrigt es sich vorteilhafterweise, den Ringraum des Federbeins zur Erzeugung der Gegenkraft gezielt mit einem hydraulischen Druck zu beaufschlagen. Daher kann der Ringraum entweder hydraulisch mit dem Zylinderraum verbunden sein, wodurch in den beiden Druckräumen des Federbeins ein Druckgleichgewicht herrscht und bereits hierdurch Leckagen über die Kolbendichtungen sicher vermieden werden, oder der Ringraum kann sogar drucklos, d. h. über eine Lüf­ tungsöffnung des Zylinders mit der Atmosphäre verbunden sein, wobei in diesem Fall die Kolbendichtung nur einseitig mit einem derartig hohen Druck beaufschlagt ist, daß sie hierdurch eine ausreichende Abdichtung bewirkt. Sollte es hierbei aber dennoch zu Leckagen über die Kolbendichtung kommen, so wäre dies vorteilhafterweise nahezu unschädlich für die Federcharakteristik, denn einerseits ist aufgrund der Erfindung die Gegenkraft sehr leicht absolut konstant zu halten, und auch die Abstützkraft, die zwar grundsätz­ lich bei einer Leckage über die Kolbendichtung absinken würde, kann durch einfache Mittel konstant gehalten werden, indem beispielsweise Hydraulikmedium über eine Nivellier­ einrichtung nachgeführt wird. Das über die Kolbendichtung in den drucklosen Ringraum gelangende Hydraulikmedium kann einfach zu einem Hydrauliktank geleitet werden.According to the invention this is achieved in that the Erzeu supply of the counterforce, a mechanical spring is provided. This advantageously eliminates the annulus the strut to generate the counterforce with to apply a hydraulic pressure. Therefore, the Annulus either hydraulically connected to the cylinder space be, which in the two pressure chambers of the shock absorber there is a pressure equilibrium and already as a result Leaks through the piston seals can be safely avoided, or the annulus can even be depressurized, i.e. H. over a Lüf opening of the cylinder connected to the atmosphere be, in which case the piston seal only on one side is subjected to such a high pressure that it this causes an adequate seal. Should it however, this still leads to leakage via the piston seal come, this would advantageously be almost harmless for the spring characteristic, because on the one hand is due to the invention the counterforce very easily absolutely constant to hold, and also the support force, which is fundamental if there is a leak over the piston seal would be kept constant by simple means for example by hydraulic medium over a level facility is tracked. That about the piston seal hydraulic medium entering the unpressurized annular space simply be directed to a hydraulic tank.

Die Erfindung führt zudem zu dem ganz wesentlichen Vorteil, daß eine mechanische Feder sehr viel billiger ist als ein hydropneumatischer Federspeicher, so daß die Wirtschaft­ lichkeit des Federungssystems durch die Erfindung ganz wesentlich verbessert wird.The invention also leads to the very essential advantage of that a mechanical spring is much cheaper than one  hydropneumatic spring accumulator, so the economy entirely of the suspension system by the invention is significantly improved.

Durch die Erfindung können somit mit erheblich reduziertem Aufwand die Vorteile des hydropneumatischen Federungs­ systems der gattungsgemäßen Art weiterhin genutzt werden. So könen durch eine insbesondere lastabhängige Nivellierung, d. h. durch Zuführen oder Entnahme von Hydraulik­ medium, das Fahrzeugniveau und damit auch die zur Verfügung stehenden Federwege praktisch konstant gehalten werden. Dies bedeutet, daß praktisch eine lastunabhängige Federung zu erreichen ist. Ferner kann das von dem "lasttragenden" Federspeicher aufzunehmende Lastverhältnis durch die der Abstützkraft entgegenwirkende Gegenkraft reduziert werden, was vorteilhafterweise zu einer sehr geringen Baugröße dieses lasttragenden Federspeichers führt. Dies soll im folgenden anhand eines einfachen Zahlenbeispiels erläutert werden.The invention can thus be significantly reduced The benefits of hydropneumatic suspension systems of the generic type continue to be used. For example, through a load-dependent leveling, d. H. by adding or removing hydraulics medium, the vehicle level and thus also the available standing travel are kept practically constant. This means that practically a load-independent suspension can be reached. Furthermore, that of the "load bearing" Spring load ratio to be absorbed by the Supporting counteracting counterforce are reduced, which advantageously results in a very small size leads this load-bearing spring accumulator. This is said in following explained using a simple numerical example become.

Ist bei einem "einfachen" hydropneumatischen Federungssystem, bei dem ausschließlich ein lasttragender Feder­ speicher vorgesehen ist, die von diesem aufzunehmende Leer­ last z. B. 6 kN und die Maximallast z. B. 60 kN, so ergibt sich hieraus ein Lastverhältnis von 1 : 10. Um hierbei die Federcharakteristik über den gesamten Lastbereich zumindest annähernd konstant halten zu können, muß der Federspeicher mit sehr großem Gasvolumen ausgebildet werden, was zu einer nachteilig großen Baugröße, insbesondere einer großen Bau­ länge, und - im Falle eines Kolbenspeichers - zu langen Wegen des Trennkolbens führt. Denn dadurch, daß bei der hydropneumatischen Federung der Druck des Systems durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Gasvolumens angepaßt wird, ändert sich das Kompressionsverhältnis im Gasvolumen. Hierdurch ändert sich die Federsteifigkeit der hydropneu­ matischen Federung überproportional mit der Laständerung, und zwar ändert sich bei einem einfachen hydropneumatischen System die Federsteifigkeit im Quadrat der Laständerung. Diese Probleme können nun durch Erzeugung der als "künstliche Last" der Abstützkraft entgegenwirkenden Gegenkraft minimiert werden. Wird z. B. bei dem genannten Lastverhältnis von 6 kN zu 60 kN eine in Lastrichtung wirkende Gegen­ kraft (Zusatzlast) von 10 kN erzeugt, so ergibt sich hieraus ein Lastverhältnis von 16 kN zu 70 kN und somit ein Verhältnis von nur noch 1 : etwa 4,4, was zu einer Reduzierung der Baugröße des lasttragenden Federspeichers bzw. des notwendigen Gasvolumens führt.Is with a "simple" hydropneumatic suspension system, where only a load-bearing spring Memory is provided, the empty to be recorded by this last z. B. 6 kN and the maximum load z. B. 60 kN this results in a load ratio of 1: 10 Spring characteristics at least over the entire load range To be able to keep approximately constant, the spring accumulator be formed with a very large gas volume, resulting in a disadvantageously large size, especially a large construction length, and - in the case of a piston accumulator - too long Because of the separating piston. Because in that hydropneumatic suspension by the pressure of the system Adjusted enlargement or reduction of the gas volume  the compression ratio in the gas volume changes. This changes the spring stiffness of the hydropneu matic suspension disproportionately with the load change, and that changes with a simple hydropneumatic System the spring stiffness in the square of the load change. These problems can now be solved by generating the "artificial Load "of the supporting force counteracting counterforce be minimized. Is z. B. at the load ratio mentioned from 6 kN to 60 kN a counter acting in the load direction force (additional load) of 10 kN, results in from this a load ratio of 16 kN to 70 kN and thus a Ratio of only 1: about 4.4, which leads to a reduction the size of the load-bearing spring accumulator or necessary gas volume leads.

Vorzugsweise ist die mechanische Feder als Zugfeder ausge­ bildet, die dabei zwischen dem Zylinder und einem Ende der mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange angeordnet ist, und zwar derart, daß die von der Zugfeder erzeugte Gegenkraft in Einfederungsrichtung des Federbeins wirkt, d. h. als "künstliche Last" die Tendenz hat, das Federbein "zusammen­ zuziehen".The mechanical spring is preferably designed as a tension spring forms between the cylinder and one end of the piston rod connected to the piston is arranged, and in such a way that the counterforce generated by the tension spring acts in the direction of deflection of the shock absorber, d. H. when "Artificial load" tends to put the strut together move in ".

Als Alternative zu einer Zugfeder ist es allerdings grund­ sätzlich auch möglich, eine mechanische Druckfeder zur Erzeugung der Gegenkraft zu verwenden, die dann z. B. inner­ halb des Ringraumes des Federbeins zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet sein kann, so daß sie den Kolben in Lastrichtung als "künstliche Zusatzlast" gegen die Abstütz­ kraft beaufschlagt.As an alternative to a tension spring, however, it is basic also possible to use a mechanical compression spring Generation of the counterforce to use, which then z. B. inner half of the annulus of the shock absorber between the piston and the cylinder can be arranged so that they in the piston Direction of load as "artificial additional load" against the outrigger force applied.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei­ bung enthalten.Further advantageous design features of the invention are in subclaims and the following description  exercise included.

Anhand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungs­ beispielen des erfindungsgemäßen Federungssystems soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigtBased on the embodiment illustrated in the drawing examples of the suspension system according to the invention should be in following the invention will be explained in more detail. Here shows

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfin­ dungsgemäßen Federungssystems in einer ersten Ausführungsform und Fig. 1 is a schematic block diagram of a suspension system according to the invention in a first embodiment and

Fig. 2 eine Darstellung analog zu Fig. 1, jedoch in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 is an illustration analogous to Fig. 1, but in a second embodiment of the invention.

In den beiden Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so daß jede eventuell nur einmal vorkommende Beschreibung eines Teils analog auch für die jeweils andere Zeichnungsfigur gilt, in denen dieses Teil mit der entsprechenden Bezugsziffer eben­ falls zu erkennen ist.The same parts are always in the two drawing figures designated by the same reference numerals so that each a description of a part that may only occur once the same applies analogously to the other drawing figure, in those of this part with the corresponding reference number if it can be seen.

Ein erfindungsgemäßes Federungssystem besteht aus mindestens einem hydraulischen Federbein 2, welches seinerseits aus einem Zylinder 4 und einem darin axialbeweglich geführten Kolben 6 besteht, wobei der Kolben 6 mit einer aus dem Zylinder 4 nach außen geführten Kolbenstange 8 verbunden ist. Das Federbein 2 ist zwischen einer gefederten Masse und einer ungefederten Masse angeordnet; in den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das freie Ende der Kolben­ stange 8 mit der gefederten Masse, z. B. mit einem Fahrzeug­ rahmen 10, verbunden, während das gegenüberliegende Ende des Zylinders 4 mit der ungefederten Masse, insbesondere einem Fahrzeugrad 12 bzw. einer Achse verbunden ist. Der Kolben 6 ist mit einer Kolbendichtung 14 ausgestattet, wo­ durch innerhalb des Zylinders 4 zwei Räume voneinander ab­ geteilt sind, und zwar einerseits ein die Kolbenstange 8 umschließender Ringraum 16 und andererseits ein auf der gegenüberliegenden Kolbenseite angeordneter Zylinderraum 18.A suspension system according to the invention consists of at least one hydraulic spring strut 2 , which in turn consists of a cylinder 4 and a piston 6 guided axially therein, the piston 6 being connected to a piston rod 8 guided outwards from the cylinder 4 . The strut 2 is arranged between a sprung mass and an unsprung mass; In the illustrated embodiments, the free end of the piston rod 8 with the sprung mass, for. B. connected to a vehicle frame 10 , while the opposite end of the cylinder 4 is connected to the unsprung mass, in particular a vehicle wheel 12 or an axle. The piston 6 is equipped with a piston seal 14 , where two spaces are separated from one another within the cylinder 4 , on the one hand an annular space 16 surrounding the piston rod 8 and on the other hand a cylinder space 18 arranged on the opposite side of the piston.

Der Zylinderraum 18 ist mit einem Hydraulikmedium gefüllt und hydraulisch mit einem hydropneumatischen Federspeicher 20 verbunden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist dieser Federspeicher 20 als separates, von dem Feder­ bein 2 räumlich getrenntes Bauteil sowie vorzugsweise als Kolbenspeicher ausgebildet, wobei innerhalb eines Zylinder­ gehäuses 22 ein Trennkolben 24 frei beweglich, "schwimmend" geführt ist. Der Trennkolben 24 teilt innerhalb des Zylin­ dergehäuses 22 einen mit Hydraulikmedium gefüllten und hydraulisch mit dem Zylinderraum 18 des Federbeins 2 ver­ bundenen Speicherraum 26 von einer mit einem kompressiblen, pneumatischen Medium gefüllten Federkammer 28 ab. Das kom­ pressible Medium innerhalb der Federkammer 28 steht unter einem pneumatischen Druck p₁, so daß über die Beaufschlagung des Trennkolbens 24 in dem Speicherraum 26 ein hydraulischer Druck p₂ herrscht, der dann entsprechend auch inner­ halb des Zylinderraums 18 des Federbeins 2 wirkt und dort eine Druckfläche A des Kolbens 6 beaufschlagt. Hierdurch wird gemäß der Gleichung F=p · A eine Abstützkraft F₁ erzeugt, die zur Abstützung der gefederten Masse deren Gewichtskraft entgegenwirkt.The cylinder chamber 18 is filled with a hydraulic medium and hydraulically connected to a hydropneumatic spring accumulator 20 . In the illustrated exemplary embodiments, this spring accumulator 20 is designed as a separate component, spatially separated from the spring leg 2, and preferably as a piston accumulator, a separating piston 24 being freely movable and “floating” within a cylinder housing 22 . The separating piston 24 divides within the Zylin dergehäuses 22 a filled with hydraulic medium and hydraulically with the cylinder space 18 of the strut 2 connected storage space 26 from a spring chamber 28 filled with a compressible, pneumatic medium. The com pressible medium within the spring chamber 28 is under a pneumatic pressure p₁, so that there is a hydraulic pressure p₂ on the action of the separating piston 24 in the storage space 26 , which then acts accordingly also half of the cylinder space 18 of the strut 2 and there a pressure surface A applied to the piston 6 . As a result, a supporting force F 1 is generated according to the equation F = p · A, which counteracts the weight of the sprung mass to support it.

Bei dem erfindungsgemäßen hydropneumatischen Federungssystem wird nun des weiteren auch eine der Abstützkraft F₁ entgegenwirkende Gegenkraft F₂ erzeugt, die eine "künst­ liche Zusatzlast" darstellt, wodurch - wie oben bereits erläutert wurde - das von dem Federspeicher 20 aufzunehmende Lastverhältnis reduziert wird. Dabei ergibt sich eine resultierende Tragkraft F des Federbeins 2 aus der Diffe­ renz Abstützkraft minus Gegenkraft; es gilt die Beziehung F=F₁-F₂.In the hydropneumatic suspension system according to the invention, a counterforce F₂ counteracting the supporting force F 1 is now also generated, which represents an "artificial additional load", whereby - as already explained above - the load ratio to be absorbed by the spring accumulator 20 is reduced. This results in a resulting load capacity F of the strut 2 from the dif ference support force minus counterforce; the relationship F = F₁-F₂ applies.

Erfindungsgemäß ist nun zur Erzeugung der Gegenkraft F₂ eine mechanische Feder 30 vorgesehen. Vorzugsweise ist diese mechanische Feder 30 - wie in den Zeichnungsfiguren symbol­ haft dargestellt - als Zugfeder 32 ausgebildet, die derart zwischen dem Zylinder 4 und dem freien Ende der Kolbenstange 8 angeordnet ist, daß die von der Zugfeder 32 erzeugte Gegenkraft F₂ als "künstliche Last" die Tendenz hat, das Federbein 2 einzufedern ("zusammenzuziehen"). In den dar­ gestellten Beispielen ist die Zugfeder 32 zwischen dem Fahrzeugrahmen 20 einerseits und dem Rad 12 bzw. der Fahr­ zeugachse andererseits unter einer bestimmten Vorspannung angeordnet.According to the invention, a mechanical spring 30 is now provided to generate the counterforce F₂. Preferably, this mechanical spring 30 - as symbolically shown in the drawing figures - is designed as a tension spring 32 , which is arranged between the cylinder 4 and the free end of the piston rod 8 such that the counterforce F₂ generated by the tension spring 32 as an "artificial load" tends to compress ("contract") the strut 2 . In the examples presented, the tension spring 32 is arranged between the vehicle frame 20 on the one hand and the wheel 12 or the driving tool axis on the other hand under a certain preload.

Die Feder 30 bzw. 32 kann hierbei durch eine beliebige Federart gebildet sein, wie insbesondere eine Schraubenfeder, eine Blattfeder oder eine Drehstabfeder. Als Material für die Feder 30 bzw. 32 eignet sich Stahl, vorteilhafter­ weise aber auch - aufgrund von relativ geringen Federkräften, die beispielsweise im Bereich von etwa 600 kg liegen - ein insbesondere faserverstärkter Kunststoff, was den er­ heblichen Vorteil mit sich bringt, daß die Feder ein sehr geringes Gewicht aufweist.The spring 30 or 32 can be formed by any type of spring, such as in particular a coil spring, a leaf spring or a torsion bar spring. As a material for the spring 30 or 32 steel is suitable, but advantageously also - due to relatively low spring forces, which are for example in the range of about 600 kg - a particularly fiber-reinforced plastic, which has the significant advantage that it Spring has a very low weight.

Die Feder 30 wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Kennlinie der resultierenden Tragkraft F ausgelegt und kann hierzu eine lineare, progressive oder degressive Kennlinie besitzen. Zudem kann es vorteilhaft sein, die Gegenkraft F₂ variieren zu können, was über eine die Vorspannung der mechanischen Feder 30 verändernde, mechanische Verstelleinrichtung realisiert werden kann. Allerdings ist diese vorteilhafte Möglichkeit in den Zeich­ nungen nicht veranschaulicht.According to the invention, the spring 30 is designed as a function of the respectively desired characteristic of the resulting load-bearing capacity F and can have a linear, progressive or degressive characteristic for this purpose. In addition, it can be advantageous to be able to vary the counterforce F₂, which can be achieved by means of a mechanical adjusting device that changes the pretension of the mechanical spring 30 . However, this advantageous possibility is not illustrated in the drawings.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Ringraum 16 des Federbeins 2 über eine Lüftungsöffnung 34 des Zylinders 4 mit der Außenatmosphäre verbunden und somit praktisch drucklos (Atmosphärendruck). Durch diese Ausgestaltung ist zur Erzeugung der Abstützkraft F₁ die gesamte, dem Zylinder­ raum 18 zugekehrte Fläche A des Kolbens 6 maßgebend. Hier­ durch kann das Federbein 2 auch für große Lasten sehr kom­ pakt gehalten werden. Diese Ausführung eignet sich daher insbesondere für Lastkraftwagen.In the embodiment according to FIG. 1, the annular space 16 of the spring strut 2 is connected to the outside atmosphere via a ventilation opening 34 of the cylinder 4 and is thus practically depressurized (atmospheric pressure). This configuration is decisive for generating the supporting force F 1, the entire surface 18 of the piston 6 facing the cylinder space 18 . Here, the shock absorber 2 can be kept very compact even for large loads. This version is therefore particularly suitable for trucks.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Ringraum 16 über eine Leitungsverbindung 36 hydraulisch mit dem Zylin­ derraum 18 verbunden, so daß auch hier der hydraulische Druck p₂ herrscht. Daher ergibt sich die zur Erzeugung der Abstützkraft F₁ maßgebende Druckfläche A aus der Differenz der beiden gegenüberliegenden Kolbenflächen A₁-A₂. Die Druckfläche A entspricht somit dem Querschnitt der Kolben­ stange 8.In the embodiment according to FIG. 2, the annular space 16 is hydraulically connected to the cylinder 18 via a line connection 36 , so that the hydraulic pressure p 2 also prevails here. Therefore, the decisive pressure area for generating the supporting force F₁ A results from the difference between the two opposite piston surfaces A₁-A₂. The pressure area A thus corresponds to the cross section of the piston rod 8 .

Es sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, daß die Auswahl der geeigneten Federart für die mechanische Feder 30 bzw. die Zugfeder 32 im wesentlichen von dem Federweg bzw. dem Federhub des Federbeins 2 bestimmt wird. Für große Federwege von beispielsweise etwa 300 mm eignet sich besonders eine Drehstabfeder mit geeigneter Ausgestaltung der Verbindungspunkte (Hebel). At this point it should also be pointed out that the selection of the suitable type of spring for the mechanical spring 30 or the tension spring 32 is essentially determined by the spring travel or the spring stroke of the spring strut 2 . A torsion bar spring with a suitable design of the connection points (lever) is particularly suitable for long spring travel of about 300 mm, for example.

Ferner kann durch Auswahl einer geeigneten Federart und durch eine bestimmte Anordnung und Befestigung der Feder 30 in einem Fahrzeug vorteilhafterweise erreicht werden, daß die Feder 30 zusätzlich zu ihrer Funktion, die Gegenkraft F₂ zu erzeugen, auch eine mechanische Führung des Rades 12 bzw. der Fahrzeugachse bewirkt. Dies ist im Vergleich zu dem bekannten System der gattungsgemäßen Art ein weiterer wesentlicher Vorteil, weil dort zur Rad- bzw. Achsenführung zusätzliche, finanzielle recht aufwendige Maßnahmen getroffen werden mußten, wie z. B. Verwendung eines speziellen, zur Aufnahme hoher Querkräfte geeigneten Federbeins. Der­ artige Führungsmaßnahmen sind nun aufgrund der erfindungs­ gemäßen Ausgestaltung entbehrlich, was zu einer weiteren Reduzierung des finanziellen Aufwandes für die Komponenten des Federungssystems führt.Furthermore, can be achieved by selecting a suitable type of spring and by a certain arrangement and attachment of the spring 30 in a vehicle that the spring 30 in addition to their function to generate the counterforce F₂, also a mechanical guidance of the wheel 12 or the vehicle axis causes. This is a further significant advantage compared to the known system of the generic type because additional, financially complex measures had to be taken for wheel or axle guidance, such as. B. Use of a special shock absorber suitable for absorbing high transverse forces. The type of management measures are now unnecessary due to the design according to the Invention, which leads to a further reduction in the financial outlay for the components of the suspension system.

Im folgenden sollen nun noch einige vorteilhafte Ausgestal­ tungsmerkmale des erfindungsgemäßen Federungssystems er­ läutert werden.In the following, there are some advantageous configurations tion characteristics of the suspension system according to the invention to be refined.

Es ist vorteilhaft, wenn in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Federbein 2 und dem Federspeicher 20 ein ins­ besondere lastabhängig steuer- bzw. regelbares Dämpfungs­ ventil 38 angeordnet ist. Des weiteren kann mit Vorteil in dieser hydraulischen Verbindung auch ein Absperrventil 40 angeordnet sein, mit dem der Federspeicher 20 von dem Federbein 2 "abgekoppelt" werden kann, d. h. es kann hier­ durch eine Blockierung der Federungsbewegungen des Feder­ beins 2 erreicht werden.It is advantageous if a damping valve 38, which can be controlled or regulated in particular depending on the load, is arranged in the hydraulic connection between the spring strut 2 and the spring accumulator 20 . Furthermore, a shut-off valve 40 can also be advantageously arranged in this hydraulic connection, with which the spring accumulator 20 can be “uncoupled” from the spring strut 2 , ie it can be achieved by blocking the springing movements of the spring leg 2 .

Das Federbein 2 bzw. dessen Zylinderraum 18 ist zudem vor­ teilhafterweise mit einer hydraulischen Nivelliereinrich­ tung 42 verbunden, die aus zwei Schaltventilen 44, 46 be­ steht, die eingangsseitig mit einer Druckleitung P einer­ seits und einer Tankleitung T andererseits sowie ausgangs­ seitig mit dem Zylinderraum 18 verbunden sind, so daß letzterer wahlweise mit der Druckleitung P oder der Tank­ leitung T verbunden werden kann. Hierdurch kann durch Zuführen oder Entnahme von Hydraulikmedium das Niveau des Federbeins 2 eingestellt werden. Diese Niveaueinstellung kann vorteilhafterweise auch automatisch bewirkt werden, und zwar durch geeignete Niveausensoren, die die jeweilige Hubstellung des Federbeins 2 - beispielsweise durch eine Distanzmessung zwischen Achse und Rahmen - erfassen.The strut 2 or its cylinder chamber 18 is also connected geous before with a hydraulic Nivelliereinrich device 42 , which consists of two switching valves 44, 46 be, the input side with a pressure line P on the one hand and a tank line T on the other hand and the output side with the cylinder chamber 18th are connected so that the latter can either be connected to the pressure line P or the tank line T. As a result, the level of the spring strut 2 can be adjusted by supplying or removing hydraulic medium. This level setting can advantageously also be effected automatically, specifically by means of suitable level sensors which record the respective stroke position of the spring strut 2 , for example by measuring the distance between the axle and the frame.

Der Federspeicher 20 ist bevorzugt als Druckwandler derart ausgebildet, daß der pneumatische Druck p₁ stets geringer als der hydraulische Druck p₂ ist. Dies wird dadurch er­ reicht, daß der Trennkolben 24 mit einer durch den Spei­ cherraum 26 nach außen geführten Trennkolbenstange 48 ver­ bunden ist, wodurch die dem Speicherraum 26 zugekehrte Fläche des Trennkolbens 24 kleiner als die gegenüberliegende, federkammerseitige Fläche. Aufgrund dieses Flächen­ unterschiedes sind dann auch der pneumatische und der hydraulische Druck jeweils unterschiedlich groß, wobei aber die entgegengesetzten Trennkolbenkräfte als Produkt des jeweiligen Druckes mal der jeweiligen Fläche gleich groß sind.The spring accumulator 20 is preferably designed as a pressure transducer such that the pneumatic pressure p₁ is always lower than the hydraulic pressure p₂. This is due to the fact that the separating piston 24 is connected to a separating piston rod 48 guided through the storage chamber 26 to the outside, so that the area 26 of the separating piston 24 facing the storage space 26 is smaller than the opposite, spring chamber side surface. Because of this area difference, the pneumatic and hydraulic pressures are also of different sizes, but the opposite separating piston forces are the same as the product of the respective pressure times the respective area.

Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung des Federspeichers 20 ergibt sich aufgrund der Trennkolbenstange 28 die Möglich­ keit, diese mit einem Wegmeßsystem 50 zu verbinden, wodurch über die lastabhängige Stellung des Trennkolbens 24 die je­ weilige Last bestimmt werden kann.In this preferred embodiment of the spring accumulator 20, the possible results ness due to the separating piston rod 28, this, whereby the eg large load can be determined to be connected to a measuring system 50 via the load-dependent position of the separating piston 24th

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.The invention is not based on the illustrated and described Embodiments limited, but also includes all designs having the same effect in the sense of the invention.

Claims (8)

1. Hydropneumatisches Federungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem aus einem Zylinder (4) und einem Kolben (6) bestehenden Federbein (2), welches über ein Hydraulikmedium gegen mindestens einen ein kompressibles Medium enthaltenden, hydropneumatischen Federspeicher (20) wirkt, wobei durch Beaufschlagung einer Druckfläche (A) des Kolbens (6) mit einem von einem pneumatischen Druck (p₁) des Federspeichers (20) bewirkten hydraulischen Druck (p₂) eine lasttragende Abstützkraft (F₁) erzeugt wird, und wobei eine der Abstützung (F₁) entgegenwirkende Gegenkraft (F₂) erzeugt wird, so daß eine resultierende Tragkraft (F) des Federbeins (2) sich aus der Differenz Abstützkraft (F₁) minus Gegenkraft (F₂) ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Gegenkraft (F₂) eine mechanische Feder (30) vorgesehen ist. 1. Hydropneumatic suspension system, in particular for motor vehicles, with at least one spring strut ( 2 ) consisting of a cylinder ( 4 ) and a piston ( 6 ), which acts via a hydraulic medium against at least one hydropneumatic spring accumulator ( 20 ) containing a compressible medium, wherein by acting on a pressure surface (A) of the piston ( 6 ) with a hydraulic pressure (p₁) of the spring accumulator ( 20 ) caused by a hydraulic pressure (p₂) a load-bearing support force (F₁) is generated, and one of the supports (F₁) counteracting Counterforce (F₂) is generated so that a resulting load capacity (F) of the strut ( 2 ) results from the difference of the supporting force (F₁) minus the counterforce (F₂), characterized in that a mechanical spring (F₂) is used to generate the counterforce (F₂). 30 ) is provided. 2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (30) als Zugfeder (32) ausgebildet ist, die zwischen dem Zylinder (4) und einem Ende einer mit dem Kolben (6) verbundenen Kolbenstange (8) angeordnet ist.2. Suspension system according to claim 1, characterized in that the mechanical spring ( 30 ) is designed as a tension spring ( 32 ) which is arranged between the cylinder ( 4 ) and one end of a piston rod ( 8 ) connected to the piston ( 6 ). 3. Federungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (30) als Schraubenfeder, Blattfeder oder Drehstabfeder ausgebildet ist.3. Suspension system according to claim 1 or 2, characterized in that the mechanical spring ( 30 ) is designed as a coil spring, leaf spring or torsion bar spring. 4. Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (30) aus Stahl oder einem insbeson­ dere faserverstärkten Kunststoff besteht.4. Suspension system according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the mechanical spring ( 30 ) consists of steel or a fiber-reinforced plastic in particular. 5. Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (30) in Abhängigkeit von der ge­ wünschten Kennlinie der resultierenden Tragkraft (F) eine lineare, progressive oder degressive Kennlinie aufweist.5. Suspension system according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the mechanical spring ( 30 ) has a linear, progressive or degressive characteristic depending on the desired characteristic of the resulting load-bearing capacity (F). 6. Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft (F₂) über eine die Vorspannung der mechanischen Feder (30) verändernde, mechanischen Verstellein­ richtung variabel ist. 6. Suspension system according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the counterforce (F₂) via a bias of the mechanical spring ( 30 ) changing mechanical Verstellein direction is variable. 7. Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druck (p₂) in einem der Kolbenstange (8) abgekehrten Zylinderraum (18) wirkt, wobei ein gegen­ überliegender, die Kolbenstange (8) umschließender Ringraum (16) entweder hydraulisch mit dem Zylinder­ raum (18) oder über eine Lüftungsöffnung (34) mit der Atmosphäre verbunden ist.7. Suspension system according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the hydraulic pressure (p₂) acts in one of the piston rod ( 8 ) facing away from the cylinder space ( 18 ), an opposing, the piston rod ( 8 ) enclosing the annular space ( 16 ) is either hydraulically connected to the cylinder space ( 18 ) or via a ventilation opening ( 34 ) to the atmosphere. 8. Federungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Feder (30) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie eine mechanische Führungsfunktion für eine Fahrzeugachse bzw. ein Fahrzeugrad (12) besitzt.8. Suspension system according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the mechanical spring ( 30 ) is designed and arranged such that it has a mechanical guide function for a vehicle axle or a vehicle wheel ( 12 ).
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