WO2011154107A1 - Hydrop-element - Google Patents

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WO2011154107A1
WO2011154107A1 PCT/EP2011/002680 EP2011002680W WO2011154107A1 WO 2011154107 A1 WO2011154107 A1 WO 2011154107A1 EP 2011002680 W EP2011002680 W EP 2011002680W WO 2011154107 A1 WO2011154107 A1 WO 2011154107A1
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WO
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piston
cylinder
gas
hydrop
housing part
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PCT/EP2011/002680
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Inventor
Detlev Eckhoff
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Rheinmetall Landsysteme Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
    • F16F9/062—Bi-tubular units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
    • F16F9/063—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid comprising a hollow piston rod
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/50—Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics
    • F16F9/52—Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics in case of change of temperature
    • F16F9/526—Self-adjustment of fluid springs

Definitions

  • the invention relates to a hydropneumatic element for vehicles, in particular tracked vehicles, having a housing which contains a hydraulic damping device and a gas spring which is in operative connection with the damping device via a first separating piston displaceable from a rest position into a "fully compressed" position.
  • Hydropneumatic spring-damper elements which are usually referred to briefly as hydrop elements, are known from DE 10 2008 026 680 A1. They serve, for example, for vibration damping of heavy all-terrain vehicles (for example, tracked vehicles) and consist essentially of a gas volume acting as a spring and an oil damper cooperating with the gas volume.
  • a separating piston can be provided in a common cylindrical housing, which separates the gas volume from the oil-filled hydraulic volume, so that a dependent of the position of the separating piston spring action of the gas filling takes place.
  • a piston rod load bearing piston which usually contains throttle bores, so that when driving the corresponding vehicle over bumps the oil compressed by the piston is forced through the throttle bores in a low pressure region of the hydraulic volume and results in a speed-dependent damping force.
  • DE 10 2008 025 482 A1 discloses a movement-dependent damping by means of set dead strokes or the suspension of the damping.
  • a back pressure arises in front of the diaphragm of a damping piston, so that the damping is suspended. If the spring travel is greater than the set dead stroke, the damping piston moves against a fixed stop, so that the oil volume to be displaced must be pressed exclusively through the orifice plate and thus generates the damping.
  • the invention has for its object to provide a hydrop-element of the type mentioned, in which a simple temperature compensation is possible.
  • the invention is essentially based on the idea of constructing the hydrop element mechanically such that a temperature compensation results through the use of a stepped gas spring characteristic, the hydrop element being designed such that the corresponding force level occurs when the static position of the piston rod is reached ,
  • a stepped piston and a cylinder, a secondary throttle valve and a high-pressure gas line are integrated in a known hydrop-element, so this additionally integrated into this.
  • the hydropic element now comprises a hydraulic cylinder as a hydraulic damping device with a load-bearing piston, which is connected to a hollow piston rod, wherein the oil-filled piston rod axially displaceable in a cylindrical first housing part, from a fully rebound on a static to a fully Sprunged position is arranged.
  • the first housing part contains the attached at the bottom end and extending coaxially into the first housing part auxiliary cylinder, wherein between the inner surface of the first housing part and the outer surface of the additional cylinder results in an annular space along which the piston rod is displaceable, such that between Piston rod and outer surface of the additional cylinder an oil passage remains.
  • an axially displaceable from an initial to an end position second separating piston is arranged, which separates a gas-filled first subspace of the inner cylinder of a filled with the hydraulic fluid second subspace of the auxiliary cylinder, the second subspace via a first throttle valve with the Interior of the piston rod is connected.
  • the pneumatic gas spring comprises a first cylindrical piston-containing second cylindrical housing part, which is separated by the first separating piston in a bottom third subspace and an axially located fourth subspace, the third subspace via a second throttle valve and a first conduit with the annulus of the first Housing part and the fourth subspace are connected via a second pipe to the first subspace of the auxiliary cylinder.
  • the first throttle valve, the dimensions of the second separating piston and the additional cylinder and the gas pressure in the second housing part are selected such that upon displacement of the piston rod from its fully rebound position to its static position, the second separating piston is displaced from its starting position to its end position, without causing a shift of the first separating piston from its rest position out and that further displacement of the piston rod after reaching the static position is only possible if the first separating piston - due to the bias of the gas of the gas spring - after reaching the maximum value of a given erratic force curve is displaceable from its rest position.
  • a coaxially extending from the bottom end of the auxiliary cylinder into a portion of the inner space extending inner cylinder is arranged, which is connected on the bottom side with the second pipe.
  • the second separating piston is a stepped piston which is guided with its front narrower piston part through the side walls of the inner cylinder and with its rear-side wider piston part through the side walls of the additional cylinder region located in front of the inner cylinder. Due to the power transmission on Stepped pistons ensure in a simple way that the separating piston is not yet displaced until the static position of the piston rod is reached.
  • the first and the second cylindrical housing part are arranged parallel to each other in a preferred embodiment of the invention, wherein in a connecting the two housing parts third housing part, the first and second pipes are integrated.
  • gas loss can be seen from the outside, with a faulty operation in the gas filling is limited only to the filling of a gas volume, since only a gas spring must be filled.
  • This filling can be done via a central filling interface on the vehicle. But then the hydrops no longer need to be expanded or completely relieved. A better access of the filling connections is guaranteed.
  • an optimization of the rebound characteristic is possible, it can be covered a higher temperature range.
  • the main piston rod guide can also be carried out in one stage, a telescoping is no longer a requirement.
  • Figure 1 is a longitudinal section through a schematic representation of a hydropneumatic element according to the invention, in which the piston rod is in its "fully rebound” position.
  • FIG. 2 shows the hydrop element shown in FIG. 1, in which the piston rod is in its static position
  • FIG. 3 shows the hydrop element shown in FIG. 1, in which the piston rod is in its "fully spring-loaded”position
  • Fig. 4 diagrams showing the spring characteristic of the hydropod element according to the invention.
  • a hydrop-element for example, for a tracked vehicle, not shown.
  • the hydrop-element 1 comprises a housing 2 for a hydraulic damping device - a hydraulic cylinder 3 - and for a (for example pneumatic) gas spring 5 which is in operative connection with the damping device 3 via a first separating piston 4.
  • the hydraulic damping device 3 in turn comprises a load-bearing piston 6, which is connected to a hollow piston rod 7.
  • the filled with a hydraulic fluid (oil) piston rod 7 is arranged axially displaceable in a cylindrical first housing part 8 of a "fully rebounded” via a static position in a "fully Sprung” position.
  • the first housing part 8 also includes an attached at the bottom end and extending coaxially into the first housing part 8 additional cylinder 9, wherein between the inner surface 10 of the first housing part 8 and the outer surface 11 of the auxiliary cylinder 9, an annular space 12 results, along which the Piston rod 7 is displaceable, in such a way that between the piston rod 7 and the outer surface 11 of the auxiliary cylinder 9, an oil passage 13 remains.
  • auxiliary cylinder 9 a coaxially extending from the bottom end into a portion of the interior inner cylinder 14 is arranged.
  • auxiliary cylinder 9 designed as a stepped piston 15 second separating piston arranged axially displaceable from an initial to an end position.
  • the stepped piston 15 is guided with its front narrower piston part 16 through the side walls of the inner cylinder 14 and with its rear-side wider piston part 17 through the side walls located in front of the inner cylinder 14 auxiliary cylinder area and therefore separates the gas-filled first compartment 18 of the inner cylinder 14 of a with the second hydraulic fluid filled second subspace 19 of the auxiliary cylinder 9.
  • the second Subspace 19 is connected via a first throttle valve 20 to the interior 21 containing the hollow piston rod 7 containing oil.
  • the gas spring 5 comprises a cylindrical second housing part 22 containing the first separating piston 4, which is connected via a third housing part 23 to the first housing part 8 and arranged parallel thereto.
  • the second housing part 22 is separated by the first separating piston 4 into an oil-containing, bottom-side third sub-space 24 and an axially located before, gas-containing fourth subspace 25.
  • the third subspace 24 via a second throttle valve 26 and extending in the third housing part 23 first pipe 27 to the annular space 12 of the first housing part 8 and the fourth subspace 25 via a likewise extending in the third housing part 23 second pipe 28 to the first subspace 18th connected.
  • the first throttle valve 20, the dimensions of the stepped piston 15 and the additional cylinder 9 and the gas pressure in the second housing part 22 are selected such that upon displacement of the piston rod 7 from its "fully rebound” position to its static position (FIG. 2) Stepped piston 15 is moved from its initial position to its end position, without causing a shift of the first separating piston 4 takes place from its rest position.
  • the piston rod 7 is "fully rebounded", the stepped piston 15 is in its initial position and the first separating piston 4 is in its rest position, in which it is located on a mechanical stop on its hydraulic fluid (oil) limiting side the gas is biased according to the static wheel load and the hydraulic fluid-containing compartments are completely filled with oil (free of bubbles).
  • the piston rod 7 then travels from the "fully rebounded" position (FIG. 1) to its static position (equilibrium state of wheel load and hydrop element) shown in Fig. 2.
  • the oil volume to be displaced in accordance with the piston rod cross section and the piston stroke displaces the stepped piston 15 axially from its initial position to its final position.
  • the stepped piston 15 pushes the gas from the first compartment 18 through the pipe 28 into the fourth compartment 25 and compresses the already biased gas according to the displaced compression volume. Due to the power transmission on the stepped piston 15 ensures that the first separating piston 4 does not move until reaching the static position of the piston rod 7.
  • the first separating piston 4 shifts as soon as the pressure on the oil side is higher than on the gas side the way of the separating piston 4 is determined by the displaced oil volume from the piston rod, and the force curve above the static position is dependent on the bias of the gas volume.
  • the reference symbol II in FIG. 4 shows the spring characteristic of the hydraulic element known from DE 10 2008 026 680 A1. An erratic increase in force in the region of the static position comparable to spring characteristic I is missing in this characteristic curve.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrop-Element (1) für Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, mit einem Gehäuse (2), welches eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (3) - einen Hydraulikzylinder - und eine mit der Dämpfungseinrichtung (3) über einen von einer Ruheposition in eine „voll eingefederte" Position verschiebbaren ersten Trennkolben (4) in Wirkverbindung stehenden Gasfeder (5) enthält. Um eine aufwendige Temperaturkompensation bei Erwärmung des Gases der Gasfeder (5) zu vermeiden, ohne dass es dadurch zu einer Änderung der Gleichgewichtslage des Fahrzeuges kommt, schlägt die Erfindung vor, das Hydrop-Element (1) derart mechanisch aufzubauen, dass sich eine Temperaturkompensation durch die Verwendung einer abgestuften passiven Gasfederkennlinie ergibt, wobei das Hydrop-Element (1) derart ausgelegt ist, dass sich die Kennlinienstufe im Bereich der statischen Lage (Gleichgewichtszustand zwischen Radlast und Hydrop) ergibt. Die Kraftstufe wird nunmehr mit nur einem Gasvolumen realisiert.

Description

BESCHREIBUNG
Hydrop-Element
Die Erfindung betrifft ein Hydrop-Element für Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, mit einem Gehäuse, welches eine hydraulische Dämpfungseinrichtung und eine mit der Dämpfungseinrichtung über einen von einer Ruheposition in eine„voll eingefederte" Position verschiebbaren ersten Trennkolben in Wirkverbindung stehende Gasfeder enthält.
Hydropneumatische Feder-Dämpferelemente, die üblicherweise kurz als Hydrop- Elemente bezeichnet werden, sind aus der DE 10 2008 026 680 A1 bekannt. Sie dienen beispielsweise zur Schwingungsdämpfung schwerer Geländefahrzeuge (etwa von Kettenfahrzeugen) und bestehen im Wesentlichen aus einem als Feder wirkenden Gasvolumen und einem mit dem Gasvolumen zusammenwirkenden Öldämpfer. Hierzu kann in einem gemeinsamen zylinderförmigen Gehäuse ein Trennkolben vorgesehen sein, welcher das Gasvolumen von dem ölgefüllten Hydraulikvolumen trennt, sodass eine von der Position des Trennkolbens abhängige Federwirkung der Gasfüllung erfolgt. In dem Hydraulikvolumen befindet sich ein mit einer Kolbenstange verbundener lasttragender Kolben, welcher üblicherweise Drosselbohrungen enthält, sodass beim Fahren des entsprechenden Fahrzeuges über Unebenheiten das durch den Kolben komprimierte Öl durch die Drosselbohrungen in einen Niederdruckbereich des Hydraulikvolumens gepreßt wird und sich eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfungskraft ergibt.
Insbesondere bei der Verwendung von Hydrop-Elementen in militärischen Gleiskettenfahrzeugen entsteht durch die hochfrequenten Bewegungen relativ viel Wärme in diesen Dämpferelementen. Die dabei entstehende Erhöhung der Gastemperatur führt zu einer Änderung der Druck- und Kraftverhältnisse der Gasfeder und damit zu einer Änderung der statischen Lage (Gleichgewichtslage von Radlast und Hydrop-Element) der Kolbenstange des Fahrzeuges. Dieses hat dann unter anderem eine unerwünschte Erhöhung der Kettenspannung und gegebenenfalls Änderungen der statischen Lage (Fahrzeughöhe) zur Folge. Zur Temperaturkompensation der in den Dämpferelementen entstehenden Wärme wird in der vorstehend erwähnten DE 10 2008 026 680 A1 daher vorgeschlagen, das sich erwärmende Hydrauliköl mittels entsprechender Kühlelemente zu kühlen.
Die DE 10 2008 025 482 A1 offenbart eine bewegungsabhängige Dämpfung mittels eingestellter Tothübe bzw. dem Aussetzen der Dämpfung. Beim Einfedern entsteht dabei ein Staudruck vor der Blende eines Dämpfungskolbens, sodass die Dämpfung ausgesetzt wird. Ist der Federweg größer als der eingestellte Tothub, verfährt der Dämpfungskolben gegen einen festen Anschlag, sodass das zu verdrängende Ölvolumen ausschließlich durch die Drosselblender gepresst werden muss und damit die Dämpfung erzeugt.
Bei bekannten Dämpfern, beispielsweise der Firma Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH und Co., werden zur Temperaturkompensation der Federkennlinie zwei voneinander getrennte Gasvolumen (Primär- und Sekundärgasvolumen) verwendet, um damit die Kompensation innerhalb des Dämpfers passiv zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrop-Element der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem eine einfache Temperaturkompensation möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, das Hydrop-Element derart mechanisch aufzubauen, dass sich eine Temperaturkompensation durch die Verwendung einer stufenförmigen Gasfederkennlinie ergibt, wobei das Hydrop-Element derart ausgelegt ist, dass die entsprechende Kraftstufe beim Erreichen der statischen Lage der Kolbenstange auftritt. Dazu werden in einem bekannten Hydrop-Element ein Stufenkolben und ein Zylinder, ein Sekundärdrosselventil sowie eine Hochdruckgasleitung eingebunden, diese also zusätzlich in dieses integriert.
Das Hydrop-Element umfasst nunmehr einen Hydraulikzylinder als hydraulische Dämpfungseinrichtung mit einem lasttragenden Kolben, der mit einer hohlen Kolbenstange verbunden ist, wobei die mit Öl gefüllte Kolbenstange in einem zylinderförmigen ersten Gehäuseteil, von einer voll ausgefederten über eine statische in eine voll eingefederte Position axial verschiebbar angeordnet ist. Das erste Gehäuseteil enthält dabei den am bodenseitigen Ende befestigten und sich koaxial in das erste Gehäuseteil erstreckenden Zusatzzylinder, wobei sich zwischen der inneren Oberfläche des ersten Gehäuseteiles und der äußeren Oberfläche des Zusatzzylinders ein Ringraum ergibt, entlang dessen die Kolbenstange verschiebbar ist, derart, dass zwischen Kolbenstange und äußerer Oberfläche des Zusatzzylinders ein Ölkanal verbleibt. In dem Zusatzzylinder ist ein axial von einer Ausgangs- in eine Endposition verschiebbarer zweiter Trennkolben angeordnet, welcher einen mit Gas gefüllten ersten Teilraum des Innenzylinders von einem mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllten zweiten Teilraum des Zusatzzylinders trennt, wobei der zweite Teilraum über ein erstes Drosselventil mit dem Innenraum der Kolbenstange verbunden ist.
Die pneumatische Gasfeder umfasst ein den ersten Trennkolben enthaltendes zweites zylinderförmiges Gehäuseteil, das durch den ersten Trennkolben in einen bodenseitigen dritten Teilraum und einen axial davor befindlichen vierten Teilraum getrennt wird, wobei der dritte Teilraum über ein zweites Drosselventil und eine erste Rohrleitung mit dem Ringraum des ersten Gehäuseteils und der vierte Teilraum über eine zweite Rohrleitung mit dem ersten Teilraum des Zusatzzylinders verbunden sind.
Das erste Drosselventil, die Abmessungen des zweiten Trennkolbens und der Zusatzzylinder sowie der Gasdruck in dem zweiten Gehäuseteil sind derart gewählt, dass bei einer Verschiebung der Kolbenstange von seiner voll ausgefederten Position in seine statische Lage der zweite Trennkolben von seiner Ausgangsposition in seine Endposition verschoben wird, ohne dass dabei eine Verschiebung des ersten Trennkolbens aus seiner Ruheposition heraus erfolgt und dass eine weitere Verschiebung der Kolbenstange nach Erreichen der statischen Lage erst möglich ist, wenn der erste Trennkolben - aufgrund der Vorspannung des Gases der Gasfeder - nach Erreichen des Maximalwertes eines vorgegebenen sprunghaften Kraftverlaufes aus seiner Ruheposition heraus verschiebbar ist.
Vorzugsweise ist in dem Zusatzzylinder ein sich von dem bodenseitigen Ende des Zusatzzylinders koaxial in einen Teilbereich des Innenraumes erstreckender Innenzylinder angeordnet, welcher bodenseitig mit der zweiten Rohrleitung verbunden ist. Außerdem handelt es sich bei dem zweiten Trennkolben um einen Stufenkolben, welcher mit seinem vorderen schmaleren Kolbenteil durch die Seitenwände des Innenzylinders und mit seinem heckseitigen breiteren Kolbenteil durch die Seitenwände des vor dem Innenzylinder befindlichen Zusatzzylinderbereiches geführt wird. Aufgrund der Kraftübersetzung am Stufenkolben wird auf einfache Weise sichergestellt, dass der Trennkolben bis zum Erreichen der statischen Lage der Kolbenstange noch nicht verschoben wird.
Um einen möglichst platzsparenden Aufbau des Hydrop-Elementes zu erhalten, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das erste und das zweite zylinderförmige Gehäuseteil parallel zueinander angeordnet, wobei in einem die beiden Gehäuseteile verbindenden dritten Gehäuseteil die ersten und zweiten Rohrleitungen integriert sind.
Mit der vorstehenden Variante wird eine robuste Temperaturkompensation ohne Einsatz von Sensorik und zusätzlichen Baugruppen für hydropneumatischen Federungs- und Dämpfungselemente unter der Verwendung von nur einem Gaskolben realisiert. Speziell dieses Konzept eines Hydrops mit Stufenkolben und nur einem Gasvolumen realisiert eine einfachere Konstruktion. Die Hydrops mit Stufenkolben und zwei Gasvolumen sind technisch deutlich aufwändiger.
Bezüglich der Betriebssicherheit ergeben sich die Vorteile, dass Gasverlust von außen erkennbar ist, wobei eine Fehlbedienung bei der Gasbefüllung sich nur auf die Befüllung eines Gasvolument beschränkt, da nur eine Gasfeder befüllt werden muss. Diese Befüllung kann dabei über eine zentrale Befüllschnittstelle am Fahrzeug erfolgen kann. Dafür müssen dann die Hydrops nicht mehr ausgebaut bzw. vollständig entlastet werden. Ein besserer Zugang der Befüllanschlüsse ist gewährleistet. Zudem ist eine Optimierung der Ausfederkennlinie möglich, es kann ein höherer Temperaturbereich abgedeckt werden. Die Hauptkolbenstangenführung kann des Weiteren einstufig ausgeführt werden, eine Teleskopierbarkeit ist nicht mehr Bedingung.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes, bei dem die Kolbenstange sich in ihrer„voll ausgefederten" Position befindet;
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Hydrop-Element, bei dem sich die Kolbenstange in ihrer statischen Lage befindet; Fig. 3 das in Fig. 1 dargestellte Hydrop-Element, bei dem sich die Kolbenstange in ihrer „voll eingefederten" Position befindet;
Fig. 4 Diagramme, welche die Federkennlinie des erfindungsgemäßen Hydrop- Elementes zeigen.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Hydrop-Element beispielsweise für ein nicht dargestelltes Kettenfahrzeug bezeichnet. Das Hydrop-Element 1 umfasst ein Gehäuse 2 für eine hydraulische Dämpfungseinrichtung - einem Hydraulikzylinder 3 - und für eine mit der Dämpfungseinrichtung 3 über einen ersten Trennkolben 4 in Wirkverbindung stehende (beispielsweise pneumatische) Gasfeder 5.
Die hydraulische Dämpfungseinrichtung 3 umfasst ihrerseits einen lasttragenden Kolben 6, der mit einer hohlen Kolbenstange 7 verbunden ist. Die mit einer hydraulischen Flüssigkeit (Öl) gefüllte Kolbenstange 7 ist in einem zylinderförmigen ersten Gehäuseteil 8 von einer„voll ausgefederten" über eine statische Lage in eine„voll eingefederten" Position axial verschiebbar angeordnet.
Das erste Gehäuseteil 8 enthält außerdem einen am bodenseitigen Ende befestigten und sich koaxial in das erste Gehäuseteil 8 erstreckenden Zusatzzylinder 9, wobei sich zwischen der inneren Oberfläche 10 des ersten Gehäuseteiles 8 und der äußeren Oberfläche 11 des Zusatzzylinders 9 ein Ringraum 12 ergibt, entlang dessen die Kolbenstange 7 verschiebbar ist, und zwar derart, dass zwischen Kolbenstange 7 und äußerer Oberfläche 11 des Zusatzzylinders 9 ein Ölkanal 13 verbleibt.
In dem Zusatzzylinder 9 ist ein sich von dem bodenseitigen Ende koaxial in einen Teilbereich des Innenraumes erstreckender Innenzylinder 14 angeordnet. Außerdem ist in dem Zusatzzylinder 9 ein als Stufenkolben 15 ausgebildeter zweiter Trennkolben axial von einer Ausgangs- in eine Endposition verschiebbar angeordnet. Der Stufenkolben 15 wird mit seinem vorderen schmaleren Kolbenteil 16 durch die Seitenwände des Innenzylinders 14 und mit seinem heckseitigen breiteren Kolbenteil 17 durch die Seitenwände des vor dem Innenzylinder 14 befindlichen Zusatzzylinderbereiches geführt und trennt daher den mit Gas gefüllten ersten Teilraum 18 des Innenzylinders 14 von einem mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllten zweiten Teilraum 19 des Zusatzzylinders 9. Der zweite Teilraum 19 ist über ein erstes Drosselventil 20 mit dem Innenraum 21 das Öl enthaltenden hohlen Kolbenstange 7 verbunden.
Die Gasfeder 5 umfasst ein den ersten Trennkolben 4 enthaltendes zylinderförmiges zweites Gehäuseteil 22, das über ein drittes Gehäuseteil 23 mit dem ersten Gehäuseteil 8 verbunden und parallel zu diesem angeordnet ist.
Das zweite Gehäuseteil 22 ist durch den ersten Trennkolben 4 in einen Öl enthaltenden, bodenseitigen dritten Teilraum 24 und einen axial davor befindlichen, Gas enthaltenden vierten Teilraum 25 getrennt. Dabei sind der dritte Teilraum 24 über ein zweites Drosselventil 26 und eine im dritten Gehäuseteil 23 verlaufende erste Rohrleitung 27 mit dem Ringraum 12 des ersten Gehäuseteiles 8 und der vierte Teilraum 25 über eine ebenfalls im dritten Gehäuseteil 23 verlaufende zweite Rohrleitung 28 mit dem ersten Teilraum 18 verbunden.
Das erste Drosselventil 20, die Abmessungen des Stufenkolbens 15 und des Zusatzzylinders 9 sowie der Gasdruck in dem zweiten Gehäuseteil 22 sind derart gewählt, dass bei einer Verschiebung der Kolbenstange 7 von ihrer„voll ausgefederten" Position in ihre statische Lage (Fig. 2) der Stufenkolben 15 von seiner Ausgangsposition in seine Endposition verschoben wird, ohne dass dabei eine Verschiebung des ersten Trennkolbens 4 aus seiner Ruheposition heraus erfolgt.
Nachfolgend wird, ausgehend von Fig. 1 , der Bewegungsablauf des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes näher beschrieben. Dabei ist die Kolbenstange 7„voll ausgefedert", der Stufenkolben 15 befindet sich in seiner Ausgangsposition und der erste Trennkolben 4 befindet sich in seiner Ruheposition, bei welcher er sich an einem mechanischen Anschlag auf seiner die hydraulische Flüssigkeit (Öl) begrenzenden Seite befindet. Außerdem sind das Gas entsprechend der statischen Radlast vorgespannt und die hydraulische Flüssigkeit enthaltende Teilräume sind vollständig mit Öl befüllt (blasenfrei).
Die Kolbenstange 7 fährt anschließend von der Position„voll ausgefedert" (Fig. 1) in ihre in Fig. 2 dargestellten statische Lage (Gleichgewichtszustand von Radlast und Hydrop- Element). Das entsprechend dem Kolbenstangenquerschnitt und dem Kolbenhub dabei zu verdrängende Ölvolumen verschiebt den Stufenkolben 15 axial von seiner Ausgangsposition in seine Endposition. Beide Ölvolumen sind dabei aufeinander abgestimmt. Der Stufenkolben 15 drückt das Gas aus dem ersten Teilraum 18 durch die Rohrleitung 28 in den vierten Teilraum 25 und komprimiert das bereits vorgespannte Gas entsprechend dem verdrängten Kompressionsvolumen. Aufgrund der Kraftübersetzung am Stufenkolben 15 wird sichergestellt, dass sich der erste Trennkolben 4 bis zum Erreichen der statischen Lage der Kolbenstange 7 noch nicht bewegt.
Fährt nun die Kolbenstange 7 von der statischen Lage in die Position„voll eingefedert" (Fig. 3) beispielsweise bei einer Geländefahrt des Fahrzeuges, so verschiebt sich der erste Trennkolben 4, sobald der Druck auf der Ölseite höher ist als auf der Gasseite. Dabei ist der Weg des Trennkolbens 4 durch das verdrängte Ölvolumen aus der Kolbenstange bestimmt, und der Kraftverlauf oberhalb der statischen Lage ist abhängig von der Vorspannung des Gasvolumens.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes im Hinblick auf die Temperaturkompensation bei Einnahme seiner statischen Lage wird nachfolgend mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Federkennlinien näher erläutert. Dabei sind in dem Diagramm die auf den Kolben 6 ausgeübte Kraft in kN als Funktion der Verschiebung des Kolbens 6 in mm dargestellt.
Wie der mit I bezeichneten Federkennlinie des erfindungsgemäßen Hydrop-Elementes zu entnehmen ist, nimmt bei der Bewegung des Kolbens 6 und damit auch der Kolbenstange 7 von der„vollständig ausgefederten" Position (Fig. 1) in die statische Lage (Fig. 2) die Kraft aufgrund der Bewegung des Stufenkolbens 15 und der damit verbundenen zusätzlichen Kompression des Gases in dem Teilraum 25 zu. Aufgrund des hohen Druckes in dem Teilraum 25 erfolgt bei Erhöhung der Kraft auf den Kolben zunächst keine Verschiebung des ersten Trennkolbens 4. Erst nach Überschreiten einer Druckdifferenz von etwa 75 kN ist der Druck auf die von dem Öl beaufschlagten Seite des ersten Trennkolbens höher als auf der dem Gas zugewandten Seite, und der Kolben 6 sowie die Kolbenstange 7 lassen sich (bei gleichzeitiger Verschiebung des Trennkolbens 4) bis in ihre „voll eingefederte" Position verschieben.
Durch den sprunghaften Anstieg der Kraft im Bereich der statischen Lage der Kolbenstange 7 ergibt sich die gewünschte Temperaturkompensation. Denn nimmt die Temperatur des Gases in dem Teilraum 25 aufgrund der Erhöhung der Öltemperatur in dem Innenraum 21 der Kolbenstange 7 zu, so erhöht sich zwar der Gasdruck in dem Teilraum 25, doch wird dadurch lediglich der erste Trennkolben 4 in seiner Ruheposition gehalten.
Mit dem Bezugszeichen II ist in Fig.4 die Federkennlinie des aus der DE 10 2008 026 680 A1 bekannten Hydrop-Elementes dargestellt. Ein mit der Federkennlinie I vergleichbarer sprunghafter Kraftanstieg im Bereich der statischen Lage fehlt bei dieser Kennlinie.
Bezugszeichenliste
1 Hydrop-Element
2 Gehäuse
3 Dämpfungseinrichtung
4 erster Trennkolben
5 Gasfeder
6 Kolben
7 Kolbenstange
8 (erstes) Gehäuseteil
9 Zusatzzylinder
10 innere Oberfläche
1 1 äußere Oberfläche
12 Ringraum
13 Ölkanal
14 Innenzylinder
15 zweiter Trennkolben, Stufenkolben
16 schmales Kolbenteil
17 breites Kolbenteil
18 erster Teilraum (Innenzylinder)
19 zweiter Teilraum (Zusatzzylinder)
20 erstes Drosselventil
21 Innenraum
22 (zweites) Gehäuseteil
23 drittes Gehäuseteil
24 dritter Teilraum
25 vierter Teilraum
26 zweites Drosselventil
27 erste Rohrleitung
28 zweite Rohrleitung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hydrop-Element für Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, mit einem Gehäuse (2), welches einen Hydraulikzylinder (3) und einer mit diesem über einen von einer Ruheposition in eine„voll eingefederte" Position verschiebbaren ersten Trennkolben (4) in Wirkverbindung stehenden Gasfeder (5) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Stufenkolben (15) und ein Zusatzzylinder (9), ein Sekundärdrosselventil (26) sowie eine Hochdruckgasleitung (28) eingebunden sind, wobei die Kraftstufe mit nur einem Gasvolumen realisiert wird.
2. Hydrop-Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (3) einen lasttragenden Kolben (6) umfasst, der mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllten, hohlen Kolbenstange (7) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (7) in einem zylinderförmigen ersten Gehäuseteil (8) von einer„voll ausgefederten" über eine statische in eine„voll eingefederten" Position axial verschiebbar angeordnet ist.
3. Hydrop-Element nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (8) den am bodenseitigen Ende befestigten und sich koaxial in das erste Gehäuseteil (8) erstreckenden Zusatzzylinder (9) umfasst, wobei sich zwischen der inneren Oberfläche (10) des ersten Gehäuseteiles (8) und der äußeren Oberfläche (11) des Zusatzzylinders (9) ein Ringraum (12) ergibt, entlang dessen die Kolbenstange (7) verschiebbar ist.
4. Hyrop-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzzylinder (9) der axial von einer Ausgangs- in eine Endposition verschiebbarer zweiter Trennkolben (15) angeordnet ist, welcher einen mit Gas gefüllten ersten Teilraum (18) des Zusatzzylinders (9) von einem mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllten zweiten Teilraum (19) des Zusatzzylinders (9) trennt.
5. Hydrop-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Gasfeder (5) ein den ersten Trennkolben (4) enthaltendes zweites zylinderförmiges Gehäuseteil (22) umfasst, das durch den ersten Trennkolben (4) in einen bodenseitigen dritten Teilraum (24) und einen axial davor befindlichen vierten Teilraum (25) getrennt wird, wobei der dritte Teilraum (24) über ein zweites Drosselventil (26) und eine erste Rohrleitung (27) mit dem Ringraum (12) des ersten Gehäuseteiles (8) und der vierte Teilraum (25) über eine zweite Rohrleitung (28) mit dem ersten Teilraum (18) des Zusatzzylinders (9) verbunden sind.
6. Hydrop-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drosselventil (20), die Abmessungen des zweiten Trennkolbens (4) und des Zusatzzylinders (9) sowie der Gasdruck in dem vierten Teilraum (25) des zweiten Gehäuseteiles (22) derart gewählt sind, dass bei einer Verschiebung der Kolbenstange (7) von seiner„voll ausgefederten" Position in seine statische Lage der zweite Trennkolben (15) von seiner Ausgangsposition in seine Endposition verschoben wird, ohne daß dabei eine Verschiebung des ersten Trennkolbens (4) aus seiner Ruheposition heraus erfolgt und dass eine weitere Verschiebung der Kolbenstange (7) nach Erreichen der statischen Lage erst möglich ist, wenn der erste Trennkolben (4) - aufgrund der Vorspannung des Gases der Gasfeder (5) - nach Erreichen des Maximalwertes eines vorgegebenen sprunghaften Kraftverlaufes aus seiner Ruheposition heraus verschiebbar ist.
7. Hydrop-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzzylinder (9) ein sich von dem bodenseitigen Ende des Zusatzzylinders (9) koaxial in einen Teilbereich des Innenraumes erstreckender Innenzylinder (14) angeordnet ist, welcher bodenseitig mit der zweiten Rohrleitung (28) verbunden ist, und daß es sich bei dem zweiten Trennkolben (15) um einen Stufenkolben handelt, welcher mit seinem vorderen schmaleren Kolbenteil (16) durch die Seitenwände des Innenzylinders (14) und mit seinem heckseitigen breiteren Kolbenteil (17) durch die Seitenwände des sich an den Innenzylinder (14) heckseitig anschließenden Seitenwand- bereiche des Zusatzzylinders (9) geführt wird.
8. Hydrop-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (8) und das zweite Gehäuseteil (22) parallel zueinander angeordnet sind, und dass in ein die beiden Gehäuseteile (8, 22) verbindendes drittes Gehäuseteil (23) die ersten und zweiten Rohrleitungen (27, 28) integriert sind.
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