DE1184223B - Hydropneumatische Abfederung mit Daempfung und Niveauregelung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 62 d

Deutsche KL: 63 c-40

Nummer: 1184 223

Aktenzeichen: F 3088911/63 c

Anmeldetag: 1. April 1960

Auslegetag: 23. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Abfederung mit Dämpfung und Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Arbeitszylinder angeordneten Arbeitskolben, bei der die für die Niveauregelung notwendige Flüssigkeitsmenge durch die Federungsbewegung gefördert wird.

Solche Abfederungen sind in dieser Ausführung bekannt.

Es ist ein Federbein bekannt, bei dem die Niveauregelung durch die Federungsbewegung mittels einer besonderen Pumpe erfolgt. Der Kolben dieser Pumpe ist dabei mit dem Federungskolben und der Zylinder der Pumpe mit dem Arbeitszylinder des Federbeins verbunden. Ein Nachteil dieser Bauweise ist es, daß durch die Verwendung einer besonderen Pumpe, die einen Kolben, einen Zylinder und einen Ventileinsatz aufweist, der Aufbau des Federbeins sehr kompliziert ist. In der Herstellung ist dieses Federbein deshalb teuer und im Betrieb störanfälliger.

Es ist auch schon eine Abfederung bekannt, bei der die Oberseite des Dämpfungs- und Federungskolbens als Pumpkolben ausgebildet ist. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß ein Pumpen von Flüssigkeit nur bei sehr schnell zurückweichendem Kolben eintritt. Das ist der Fall, weil der Pumpraum im Ruhezustand unter dem vollen Federdruck steht und zwischen dem Gaspolster und dem Kolben sowie dem Ansaugventil ein Bremselement angeordnet ist. Ein Übertritt von Flüssigkeit in den Pumpraum ist nur möglich, wenn der Druck im Pumpraum unterhalb des Druckes im Vorratsraum liegt. Dies ist nur der Fall, wenn der Kolben sehr schnell zurückgezogen wird. Aus diesem Grunde ist im Betrieb nicht in jedem Fall eine für die Regelung notwendige Fördermenge zu erzielen.

Diese Nachteile der bekannten Abfederungen werden durch die Erfindung behoben. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß der Pumpraum auf der dem Gaspolster entgegengesetzten Seite des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder angeordnet und der Arbeitskolben, der die Federkräfte überträgt, gleichzeitig als Pumpenkolben ausgebildet ist. Durch diese Anordnung wird eine hydropneumatische Abfederung mit Niveauregulierung geschaffen, die in ihrem Aufbau im wesentlichen einem normalen Stoßdämpfer entspricht und mit dem gleichen Aufwand herzustellen ist.

Durch die Aufteilung des Gesamtfederweges in drei Abschnitte — einen Pump-, einen Federungsund einen Ablaßabschnitt — wird eine günstige Federkennlinie erreicht. Der Übergang von dem reinen Federabschnitt zum Pumpabschnitt hat eine stär-Hydropneumatische Abfederung mit
Dämpfung und Niveauregelung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Fichtel & Sachs Aktiengesellschaft,
Schweinfurt/M.

kere Zunahme der Federkraft im Pumpbereich zur Folge. Durch den Übergang des Arbeitskolbens vom Pumpbereich in den Federbereich vermindert sich die Ausfahrkraft nur auf den Wert, den sie bei normalem Federn aufweist.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Abfederung, bei der die Verbindung zwischen Pump- und Arbeitsraum im Federungsbereich durch Nuten in der Wand Öes Arbeitszylinders hergestellt wird;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Ausführung einer Abfederung mit einer anders ausgebildeten Verbindung zwischen Pumpraum und Arbeitsraum beim Federn;

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Abfederung, bei der der Vorratsraum für die Flüssigkeit in der hohlen Arbeitskolbenstange untergebracht ist;
F i g. 4 zeigt den Längsschnitt durch die Ausführung einer Abfederung, die gegenüber F i g. 3 eine andere Ablaßvorrichtung aufweist.

In F i g. 1 ist 1 der Arbeitszylinder und 2 der darin verschiebbare Arbeitskolben. Im Anschluß an den Arbeitszylinder ist der Flüssigkeitsvorratsraum 7 angeordnet. 5 ist das hochgespannte Gaspolster, das die Federkräfte erzeugt, die mit einem Kolben 6 (oder auch mit einer Membrane) auf die Flüssigkeit im Arbeitsraum 4 übertragen werden. Im Arbeitszylinder 1 sind in der Wand Nuten 8 angeordnet, in der Außenwand der Arbeitskolbenstange etwas kürzere Nuten 9. Vorratsraum 7 und Pumpraum 3 stehen über ein Saugventil 14 durch die Bohrungen 16 miteinander in Verbindung. Die Arbeitskolbenstange 17 ist hohl ausgeführt. Die Flüssigkeit im Vorratsraum 7 kann entweder unter Druck (durch eine Füllungsvorrichtung 27 angedeutet) oder mit der Außenluft in Verbindung stehen (wie in F i g. 2 dargestellt).

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Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Befindet sich der Arbeitskolben 2 in einem Bereich des Arbeitszylinders 1, in dem die Verbindung des Pumpraumes 3 mit dem Arbeitsraum 4 durch die Nuten 8 hergestellt ist, so erfolgt beim Hin- und Hergehen des Arbeitskolbens nur eine Federung des mit der Arbeitskolbenstange gegenüber dem mit dem Arbeitszylinder verbundenen Teiles. Die Gesamtfederkraft ergibt sich dabei aus dem Querschnitt der Arbeitskolbenstange 17 und dem im Arbeitsraum 4 herrschenden Flüssigkeitsdruck. Wird der Arbeitskolben 2 tiefer in den Zylinder 1 eingeschoben, so daß keine Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 4 und dem Pumpraum 3 vorhanden ist, so wird aus dem Vorratsraum 7 durch die Bohrungen 16 über das Saugventil 14 Flüssigkeit in den Pumpraum 3 gesaugt. Die Federkraft ergibt sich in diesem Abschnitt aus dem Flüssigkeitsdruck im Arbeitsraum 4 und dem Querschnitt des ganzen Arbeitskolbens 2. Wijd der Arbeitskolben 2 wieder nach außen bewegt,, öffnet sich das Ventil 28, und es wird aus dem Pumpraum 3 Flüssigkeit in den Arbeitsraum 4 befördert. Fährt der Arbeitskolben weiter aus, so daß die Nuten 9 in der Arbeitskolbenstange nach Überfahren der.Dichtung 11, Pumpraum 3 und Vorratsraum 7 miteinander verbinden, tritt Flüssigkeit vom Arbeitsraum 4 durch die Nuten 8, den Pumpraum 3 und die Nuten 9 in den Vorratsraum 7 über, und zwar so lange, bis der Arbeitskolben 2 bei seiner anschließenden Einwärtsbewegung, die durch den Flüssigkeitsverlust im Arbeitsraum 4 bedingt ist, die Verbindung zwischen dem Pumpraum 3 und dem Vorratsraum 7 wieder aufgehoben hat, d. h. wenn die Nuten 9 sich auf ihrer ganzen Länge wieder unterhalb der Dichtung 11 befinden. Durch die Länge der Nuten 9 und der Nuten 8 kann die Größe von Pump-, Federungs- und Ablaßabschnitt den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend bemessen werden. Unter dem Ausdruck »Ablassen« ist dabei der Übertritt von Flüssigkeit vom Arbeitsraum 4 über Pumpraum 3 in den Vorratsraum 7 zu verstehen. Es ist dabei zweckmäßig, die Nuten 9 so auszubilden, daß bei ganz ausgefahrenem Arbeitskolben 2 keine Verbindung mehr zwischen dem Vorratsraum 7 und dem Pumpraum 3 besteht, um ein leichtes Füllen des Gasraumes 5 zu gewährleisten.

Der Aufbau der F i g. 2 unterscheidet sich gegenüber dem der F i g. 1 nur durch die andersartige Ausbildung der Verbindungsleitung 10 zwischen dem Arbeitsraum 4 und dem Pumpraum 3, und zwar ist hier die Verbindungsleitung nicht in Form einer zum Innenraum des Arbeitszylinders hin offenen Nut ausgebildet, sondern die Verbindungsleitung ist in der Wand des Arbeitszylinders untergebracht-. Sie steht auf der einen Seite mit dem Inneren- etes •Arbeitszylinders über die Bohrungen 12 in Verbindung, auf der anderen Seite über die Bohrung 13, die durch ein Ventil 15 abgeschlossen wird, das den Übertritt von Flüssigkeit aus der Verbindungsleitung 10 in den Pumpraum 3 gestattet.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche wie bei F i g. 1, nur ist hierbei die Dämpfung beim Ausziehen des Arbeitskolbens (Zugdämpfung) nur durch das im Arbeitskolben befindliche Ventil 28 bedingt und beim Eindringen des Arbeitskolbens (Druckdämpfung) erfolgt die Dämpfung nur durch die Verbindungsleitung 10 mit den entsprechenden Bohrungen und das Ventil 15. Dadurch kann man einmal erreichen, daß die Zugdämpfung größer ist als die Druckdämpfung und außerdem läßt sich sowohl Zugais auch Druckdämpfung durch die Bemessung der Ventile 15 und 28 auf einander .abstimmen.
In der F i g. 3 wird eine vereinfachte Ausführungsform der Abfederung gezeigt. Hierbei befindet sich der Vorratsraum 19 innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange 17. Ein weiterer Unterschied gegenüber den F i g. 1 und 2 besteht darin, daß die Arbeitskolbenstange ein von ihrer Stellung abhängiges Ventil 20 aufweist, das auch noch zusätzlich mit einem Saugventil 21 versehen sein kann.

In der Wirkungsweise unterscheidet sich die Ausführung nach der vorliegenden F i g. 3 nicht von den Ausführungen nach den F i g. 1 und 2. Auch hier ist der Federweg in die drei Abschnitte unterteilt. Das Ablassen von Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum erfolgt dadurch, daß bei genügend weit ausgefahrenem Arbeitskolben 2 das Teil 20 an der oberen Querwand 29 a zur Deckung gebracht wird, wodurch Flüssigkeit vom Arbeitsraum 4 über den Kanal 24 und die Bohrungen 25 und 26 in den Vorratsraum 19 zurückströmt. Im Pumpabschnitt, d. h. bei genügend tief eingeschobenem Arbeitskolben 2 wird über die Bohrung 26 durch das Ventil 21 Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 19 in den Pumpraum 3 gesaugt und dann bei der Auswärtsbewegung des Arbeitskolbens 2 durch das Ventil 28 in den Arbeitsraum 4 gedrückt.

Die Fig. 4 zeigt eine gegenüber der Fig. 3 geänderte Ablaßvorrichtung. Der Arbeitskolben 2 trägt hier zwei Kolbenringe 30, zwischen denen radiale Bohrungen 22 angeordnet sind, die beim Erreichen des Ablaßbereiches den Übertritt von Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 4 durch die Verbindungsleitung 24 und die Bohrung 23 in den Vorratsraum 19 gestatten. Im übrigen ist die Funktion der Anordnung nach der F i g. 4 die gleiche wie die Anordnung nach F i g. 3. Die Ventile 31 über den Bohrungen 12 in den F i g. 3 und 4 erfüllen die gleiche Aufgabe wie das Ventil 15 zusammen mit der Bohrung 13 in der Fi g. 2.

Bei allen Ausführungen verkleinert sich der freie Austrittsquerschnitt der Verbindungsleitung oder Nuten (10, 24, 8) in Richtung auf das Gaspolster 5 zu, um einen stoßfreien Übergang zwischen Federungs- und Ablaßabschnitt zu gewährleisten. Die Verkleinerung kann dabei entweder durch Abflachen der Nut oder durch verschieden große Verbindungsbohrungen 12 erreicht werden.

Die Anzahl und Ausbildung der Nuten 8 und 9 sowie der Verbindungsleitung 10 und 24 ist beliebig.

Falls das Gaspolster sich in bekannter Weise nicht

an einem Ende des Arbeitszylinders befindet, sondern beliebig, z. B. ringförmig um den Arbeitszylinder angeordnet ist, müssen Zugänge zu dem Raum vorgesehen sein, der das Gaspolster enthält.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatische Abfederung mit Dämpfung und Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Arbeitszylinder angeordneten Arbeitskolben, bei der die für die Niveauregelung notwendige Flüssigkeitsmenge durch die Federungsbewegung gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpraum (3) auf der dem Gaspolster (5) entgegengesetzten Seite des Arbeitskolbens (2) im

Arbeitszylinder (1) angeordnet und der Arbeitskolben (2), der die Federkräfte überträgt, gleichzeitig als Pumpenkolben ausgebildet ist.

2. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Verbindungsleitungen (8, 10, 24) zwischen dem Pumpraum (3) und dem Arbeitsraum (4) angeordnet sind, bei denen die Entfernung der Austrittsöffnungen in den Pump- bzw. Arbeitsraum (3) bzw. (4) voneinander kleiner als der größte Weg des Arbeitskolbens (2) ist.

3. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitskolbenstange (17) eine oder mehrere in an sich bekannter Weise als Nuten (9) ausgebildete Verbindungsleitungen angeordnet sind.

4. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindungsleitung (10) und dem Pumpraum (3) bzw. Arbeitsraum (4) und Verbindungsleitung (24) ein Ventil (15 bzw. 31) angeordnet ist.

5. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der as freie Querschnitt der arbeitsraumseitigen Austrittsöffnung der Verbindungsleitung (8, 10, 24) in Richtung des Gasraumes (S) verkleinert.

6. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum in an sich bekannter Weise in der hohlen Arbeitskolbenstange (17) angeordnet ist und die Verbindung zwischen Arbeitsraum (4) und Vorratsraum (19), kurz bevor der Arbeitskolben (2) ausgefahren ist, durch ein von der Arbeitskolbenstellung abhängiges, in der Arbeitskolbenstange (17) angeordnetes Ventil (20) hergestellt wird.

7. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) zugleich ein Saugventil (21) trägt.

8. Hydropneumatische Abfederung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben eine oder mehrere Querbohrungen (22) aufweist, die sich mit einer Bohrung (23) im Arbeitszylinder (1) decken, kurz bevor der Arbeitskolben seine äußerste Ausfahrstellung erreicht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 525 039;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 043 102;
französische Patentschriften Nr. 595 592,
231, 1 061 454, 1 090 008.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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