DE1135308B

DE1135308B - Hydropneumatic strut for vehicles with height compensation

Info

Publication number: DE1135308B
Application number: DEH35985A
Authority: DE
Inventors: Paul Colmerauer
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Priority date: 1959-03-28
Filing date: 1959-03-28
Publication date: 1962-08-23

Description

Hydropneumatisches Federbein für Fahrzeuge mit Höhenausgleich Die Erfindung bezieht sich auf ein hydropneumatisches Federbein für Fahrzeuge mit Höhenausgleich, das zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Radachse angeordnet ist und einen an eine Luftfeder angeschlossenen, mit deren Gehäuse verbundenen und an dem einen Fahrzeugteil befestigten Zylinder für das hydraulische Mittel aufweist, in dem sich ein mit dem anderen Fahrzeugteil verbundener Hohlkolben bewegt, der einen an die Luftfeder anschließenden hydraulischen Hochdruckraum begrenzt und in den von dessen Hochdruckseite her ein am Zylinder befestigter Höhenreglerstab mit Steueröffnung hineinragt, der gleichzeitig einen Teil einer hydraulischen, von den Federbewegungen des Fahrzeuges betätigten Pumpe bildet, die zum selbsttätigen Aufrechterhalten einer bestimmten Höhenlage des Fahrzeugaufbaues das hydraulische Mittel aus einem Niederdruckraum im Federbein ansaugt.Hydropneumatic strut for vehicles with height compensation The The invention relates to a hydropneumatic strut for vehicles with height compensation, which is arranged between the vehicle body and the wheel axle and one to a Air spring connected, connected to the housing and on the one vehicle part has attached cylinder for the hydraulic means, in which a with the Another part of the vehicle connected hollow piston moves, the one adjoining the air spring limited hydraulic high pressure chamber and into the high pressure side Height control rod attached to the cylinder with control opening protrudes at the same time part of a hydraulic, actuated by the spring movements of the vehicle The pump is used to automatically maintain a certain altitude of the vehicle body the hydraulic means from a low-pressure space in the strut sucks.

Es ist eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Schwankungen der mittleren Höhenlage einer federnden Aufhängung bei Fahrzeugen bekannt, die dazu dient, den Fahrzeugrahmen gegenüber dem Fahrwerk auch bei wechselnden Lasten auf einer im wesentlichen gleichbleibenden Höhe zu hasten.It is a device for compensating for fluctuations in the mean Altitude of a resilient suspension known in vehicles, which is used to Vehicle frame compared to the chassis even with changing loads on one essentially hurrying to a constant height.

Diese bekannte Vorrichtung verwendet ein der Länge nach veränderliches, hydraulisch betätigtes Stützorgan, welches aus einer zugleich eine Pumpe und eine hydraulische Winde bildenden Vorrichtung besteht, deren Kolben mit dem aufgehängten Fahrzeugteil verbunden ist und deren Zylinder an einem drucklosen Flüssigkeitsbehälter angeschlossen ist und die durch die Schwingungsausschläge des aufgehängten Fahrzeugteiles betätigt wird. In Sonderheit ist der Zylinder an einem auf das Zusammendrücken der Aufhängung ansprechenden Glied angelenkt, dessen Kolbenstange mit dem aufgehängten Teil verbunden ist, der mit einem Ventil sowie einem an sich bekannten Nebenfluß versehen ist. Bei bestimmten Relativstellungen des Kolbens ist dieser Durchlaß geöffnet oder geschlossen.This known device uses a lengthwise variable, hydraulically operated support member, which consists of a pump and a hydraulic winch-forming device, the piston of which is suspended with the Vehicle part is connected and its cylinder on a pressureless liquid container is connected and the vibration deflections of the suspended vehicle part is operated. In particular, the cylinder is on one of the compression of the Suspension appealing link articulated, the piston rod with the suspended Part is connected to a valve and a known tributary is provided. This passage is open at certain relative positions of the piston or closed.

Gleichfalls ist eine Nebenkammer vorgesehen, die von dem Boden des Zylinders und einer auf diesem gleitenden Kappe gebildet wird. Diese Nebenkammer steht mit dem Druckraum des Zylinders über ein Ventil und eine öffnung in der durch den Zylinderboden hindurchführenden Kolbenstange in Verbindung. Der Druckraum des Zylinders steht ferner noch mit einem volumenveränderlichen Raum im Zusammenhang, der bei gewissen Stellungen der verschiebbaren Zylinderkappe freigegeben wird.Likewise, a secondary chamber is provided from the bottom of the Cylinder and a cap sliding on it. This side chamber communicates with the pressure chamber of the cylinder via a valve and an opening in the through the piston rod passing through the cylinder base in connection. The pressure chamber of the Cylinder is also related to a volume-variable space, which is released in certain positions of the sliding cylinder cap.

Bei dieser bekannten Vorrichtung muß eine höhenveränderliche Feder, und zwar möglichst eine Schraubenfeder, verwendet werden, zu der über Parallelgestänge, gefaßt durch eine zangenartige Vorrichtung, die oben beschriebene, gleichzeitig als Winde wirkende Vorrichtung zugeschaltet ist.In this known device, a height-adjustable spring, A helical spring should be used, if possible, to which parallel rods, gripped by a forceps-like device, the one described above, simultaneously acting as a winch device is connected.

Es ergibt sich somit eine Vorrichtung, die eine große Anzahl von freiliegenden Hebeln aufweist und die damit eine komplizierte Konstruktion erforderlich macht.The result is a device that has a large number of exposed Has levers and thus makes a complicated construction necessary.

Des weiteren hat man ein hydropneumatisches Federbein mit einem Stoßdämpferventil vorgeschlagen, das so ausgeführt ist, daß ein hohler Reglerstab in einen Hohlkörper ragt und durch ein Druckventil abgeschlossen ist. Zum Zwecke der Höhenverstellung des Federbeins ist eine Dru.ckmittelquelle vorgesehen, die außerhalb angeordnet ist.There is also a hydropneumatic suspension strut with a shock absorber valve proposed, which is designed so that a hollow regulator rod in a hollow body protrudes and is closed by a pressure valve. For the purpose of height adjustment of the strut a pressure medium source is provided, which is arranged outside is.

Eine andere Ausbildung zeigt eine federnde Aufhängung für Fahrzeuge mit Höhenausgleich und einem veränderlichen hydraulisch betätigten Stützorgan zwischen Fahrzeugaufbau und Radachse, wobei ein an eine Luftfeder angeschlossener und mit deren Gehäuse verbundener Zylinder vorgesehen ist, in dem sich ein Hohlkolben befindet. Am Boden des Hohlkolbens ist ein. Reglerstab befestigt, der in den zylindrischen Teil einer Pumpe hineinragt.Another embodiment shows a resilient suspension for vehicles with height compensation and a variable hydraulically operated support element between Vehicle body and wheel axle, one connected to an air spring and with the housing of which is connected to the cylinder, in which a hollow piston is located. At the bottom of the hollow piston is a. Regulator rod attached to the cylindrical Part of a pump protrudes.

Die Erfindung betrifft nun eine Verbesserung dieser bekannten Einrichtung und schlägt als Lösung vor, unter den Hohlkolben - wie an sich bekannt - den Hochdruckraum und über dem Hohlkolben auf dessen Kolbenstangenseite den Niederdruckraum anzuordnen, wobei durch den in an sich bekannter Weise hohlen, ein Druckregelventil aufweisenden Höhenreglerstab über dessen Steueröffnungen der Hochdruckraum mittels Nuten im Hohlkolben mit dem Niederdruckraum je nach Stellung des Hohlkolbens verbindbar ist. In weiterer Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Lösung ist eine zwischen der Luftfeder und dem Zylinder mit Öffnungen versehene Platte angeordnet, in der in einer kugeligen Lagerung der Höhenreglerstab aufgehängt ist.The invention now relates to an improvement of this known device and suggests the solution under the hollow piston - as is known per se - the high-pressure chamber and to arrange the low-pressure chamber above the hollow piston on its piston rod side, with the hollow in a manner known per se, having a pressure control valve Height control rod via its control openings the high pressure chamber by means of grooves in the hollow piston can be connected to the low-pressure chamber depending on the position of the hollow piston. In Another embodiment of this solution according to the invention is one between the air spring and the cylinder with apertured plate arranged in the in a spherical Storage the elevator stick is suspended.

Gegenüber den bekannten Ausführungen wird durch die erfindungsgemäße Lösung nicht nur eine bedeutende technische Vereinfachung erreicht, sondern auch eine damit verbundene geringere Störempfindlichkeit der Vorrichtung. Da außerdem der andere Druckraum im oberen Teil des Arbeitszylinders oberhalb des Hochdruckraumes an der Kolbenstangenseite angeordnet ist, wird keine Dichtung zwischen Kolbenstange, Kolben und Arbeitszylinder benötigt und das Ansaugventil der Pumpvorrichtung steht ständig unter hydrostatischem Flüssigkeitsdruck. Außerdem gestattet die fehlende Dichtung eine nicht an Parallelität mit der Zylinderachse gebundene Führung der Kolbenstange. Die Anordnung des Niederdruckraumes im oberen Teil des Arbeitszylinders gewährt gleichzeitig eine dauernde Schmierung und verhindert ein Verschmutzen der Gleitflächen zwischen Zylinder und Hohlkolben.Compared to the known designs, the inventive Solution not only achieved a significant technical simplification, but also an associated lower susceptibility to interference of the device. Since also the other pressure space in the upper part of the working cylinder above the high pressure space is arranged on the piston rod side, there is no seal between the piston rod, Piston and working cylinder required and the suction valve of the pumping device is up constantly under hydrostatic fluid pressure. Also allows the missing Seal a guide not tied to parallelism with the cylinder axis Piston rod. The arrangement of the low pressure chamber in the upper part of the working cylinder at the same time ensures permanent lubrication and prevents the Sliding surfaces between the cylinder and the hollow piston.

Durch die Anordnung des Niederdruckraumes im oberen Teil des Arbeitszylinders entfällt ferner die Notwendigkeit, eine äußere Leitung vom Vorratsbehälter zur Pumpe vorzusehen, wobei durch das Fehlen jeglicher äußeren Zuleitung eine größere Betriebssicherheit sichergestellt ist.Due to the arrangement of the low pressure chamber in the upper part of the working cylinder there is also no need for an external line from the reservoir to the pump to be provided, with greater operational reliability due to the lack of any external supply line is ensured.

Außerdem ergibt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung die Möglichkeit, als. Pumpenzylinder gleichzeitig den Hohlkolben und als Pumpenkolben den Reglerstab ohne sonstige Einrichtungen zu verwenden. Wie bereits hervorgehoben, entfallen umständliche Verbindungsleitungen und ein gesonderter Niederdruckraum. Der auf der Seite der Kolbenstange befindliche Niederdruckraum dient als Reservetank und steht unter atmosphärischem Druck.In addition, the arrangement according to the invention results in the possibility of as. Pump cylinder at the same time the hollow piston and as a pump piston the regulator rod without using any other facilities. As already pointed out, there are no cumbersome ones Connection lines and a separate low-pressure room. The one on the side of the The piston rod located low pressure chamber serves as a reserve tank and is under atmospheric pressure Pressure.

An Hand der Zeichnung ist die Erfindung im einzelnen dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 den Aufbau in Stellung B, Abb. 2 den Aufbau in Stellung A und Abb. 3 den Aufbau in Stellung C.The invention is shown in detail with reference to the drawing, namely Fig. 1 shows the structure in position B, Fig. 2 shows the structure in position A. and Fig. 3 shows the structure in position C.

In dem Hauptzylinder 1 bewegt sich der Kolben 2, der über ein Kugelgelenk 3 und der Kolbenstange 4 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. An dem Hauptzylinder 1 ist eine an der Achse befestigte Luftfeder 5 angeschlossen, deren Membran 6 den Hochdruckölraum 14 vom Luftraum 22 der Luftfeder 5 trennt. An der am Hauptzylinder 1 befestigten Platte 7 mit Öffnungen 8 ist in einer kugeligen Lagerung 9 der Reglerstab 10 aufgehängt und im Kolben 2 gleitend geführt. Der mit einem Durchflußkanal 11 versehene Reglerstab 10 steht einerseits über ein Ventil 12 mit dem Hochdruckölraum 14 in Verbindung, andererseits besitzt er Öffnungen 13, die je nach Stellung des Kolbens 2 über die im Kolben befindlichen Öffnungen 19 und Nuten 20 mit dem Niederdruckölraum 15 verbunden sein können. Im Kolben 2 ist außerdem eine Kammer 16 ausgespart, die über das Ansaugventil i 17 und die Öffnungen 18 ebenfalls mit dem Niederdruckölraum 15 in Verbindung steht. Der Niederdruckraum 15 ist nach außen hin durch eine Gummimanschette 21 abgedichtet.The piston 2 moves in the master cylinder 1 via a ball joint 3 and the piston rod 4 is connected to the vehicle body. On the main cylinder 1 attached to the axle air spring 5 is connected, the membrane 6 of the High-pressure oil space 14 separates from the air space 22 of the air spring 5. At the one on the main cylinder 1 fixed plate 7 with openings 8 is in a spherical bearing 9 of the regulator rod 10 suspended and slidably guided in the piston 2. The one with a flow channel 11 The regulator rod 10 provided on the one hand is connected to the high-pressure oil chamber via a valve 12 14 in connection, on the other hand, it has openings 13 which, depending on the position of the Piston 2 via the openings 19 and grooves 20 in the piston with the low-pressure oil chamber 15 can be connected. In the piston 2, a chamber 16 is also recessed, which Via the suction valve 17 and the openings 18 also with the low-pressure oil chamber 15 communicates. The low-pressure space 15 is outwardly through a rubber sleeve 21 sealed.

Die Abb.1 bis 3 zeigen die Funktion des Federungs- i Aggregates mit den verschiedenen Kolbenstellungen. Befindet sich der Kolben 2 bei Stillstand des Fahrzeuges unter einer bestimmten Last in Stellung A, so wird Öl aus dem Hochdruckölraum 14 durch die Öffnungen 8 gegen die Membran 6 gedrückt: Der Durchflußkanal11 steht hierbei über die Öffnungen 19 und die Nuten 20 mit dem Niederdruckölraum 15 in Verbindung. Führt der Wägen während der Fahrt Schwingungsbewegungen aus, so werden diese an die unter Hochdruck stehende Luft im Raum 22 über das. Öl im Raum 14 weitergegeben und abgefedert. Das Öl im Durchflußkanal11 fließt dabei ohne Druckanstieg über die Öffnungen 19 und die Nuten 20 zum Niederdruckraum 15: Es wird in dieser Stellung also lediglich Federungsarbeit geleistet.Figures 1 to 3 show the function of the suspension i unit with the various piston positions. If the piston 2 is under a certain load in position A when the vehicle is at a standstill, oil is pressed from the high pressure oil chamber 14 through the openings 8 against the membrane 6: The flow channel 11 is above the openings 19 and the grooves 20 with the low pressure oil chamber 15 in connection. If the car performs vibratory movements while driving, these are passed on to the high pressure air in space 22 via the oil in space 14 and cushioned. The oil in the flow passage 11 flows through the openings 19 and the grooves 20 to the low-pressure chamber 15 without a pressure increase: in this position, only suspension work is therefore performed.

Wird die Last des Fahrzeuges so weit erhöht, daß der Kolben 2 in die Stellung B gedrückt wird, dann verschließt der Reglerstab 10 damit gleichzeitig die Öffnungen 19. Führt der Wagen nun während der Fahrt Schwingbewegungen aus, so wird einerseits die Federungsarbeit, wie bereits oben beschrieben, durch die Luft im Raum 22 aufgenommen. Andererseits wird das in dem abgeschlossenen Durchflußkanal11 und in der Kammar 16 befindliche Öl einem hohen Druck ausgesetzt, der solange ansteigt, bis sich das Ventil 12 öffnet und Öl aus dem Durchflußkanal11 in den Hochdruckölraum 14 fließt. Solange also die Öffnungen 19 verschlossen sind, wird bei jedem Schwinghub eine bestimmte Menge Öl in den Hochdruckölraum 14 gepumpt. Das Nachfließen des durch den Pumpvorgang aus dem Durchflußkanal 11 verlorengegangenen Öls geschieht durch die Öffnungen 18 aus dem Niederdruckraum 15 über das Ansaugventil 17. Beim Eintauchen des Reglerstabes 10 in den Kolben 2 ist das Ansaugventil 17 geschlossen, so daß kein Ö1 in den Niederdruckraum 15 abfließen kann, während bei entgegengesetzter Bewegung des Reglerstabes 10 sieh das Ansaugventil 17 öffnet und Öl in den Durchflußkanal 1l nachfließen kann.If the load of the vehicle is increased to such an extent that the piston 2 is pushed into position B, the regulator rod 10 closes the openings 19 at the same time described, taken through the air in room 22. On the other hand, the oil in the closed flow channel 11 and in the chamber 16 is exposed to a high pressure which increases until the valve 12 opens and oil flows from the flow channel 11 into the high pressure oil chamber 14. As long as the openings 19 are closed, a certain amount of oil is pumped into the high-pressure oil chamber 14 with each oscillation stroke. The oil lost by the pumping process from the flow channel 11 continues to flow through the openings 18 from the low pressure chamber 15 via the suction valve 17 can, while with opposite movement of the regulator rod 10 see the suction valve 17 opens and oil can flow into the flow channel 1l.

Durch den oben beschriebenen Pumpvorgang wird die im Hochdruckölraum 14 befindliche Menge Öl vergrößert und dadurch der Abstand zwischen Luftfeder 5 und Kolben 2 ebenfalls vergrößert, was eine Höhenkorrektur des Fahrzeuges zur Folge hat.The pumping process described above causes the in the high-pressure oil chamber 14 increases the amount of oil and thus the distance between the air spring 5 and piston 2 is also enlarged, which results in a height correction of the vehicle Has.

Der Abstand zwischen Luftfeder 5 und Kolben 2 vergrößert sich so lange, bis der Kolben 2 die im Reglerstab 10 befindlichen Öffnungen 13 freigibt (Stellung C), durch die dann die überschüssige Menge Öl aus dem Hochdruckölraum 14 in den Durchflußkanal 11 und von da aus durch die Öffnungen 19 und die Nuten 20 in den Niederdruckölraum 15 abfließen kann.The distance between air spring 5 and piston 2 increases as long as until the piston 2 releases the openings 13 in the regulator rod 10 (position C), through which then the excess amount of oil from the high pressure oil chamber 14 into the Flow channel 11 and from there through the openings 19 and the grooves 20 in the Low pressure oil chamber 15 can flow off.

Es findet also ein ständiger Kreislauf des Öles während der Schwingbewegungen des Federungsaggregates statt. Bei zu niedriger Fahrzeughöhe wird Öl in den Hochdruckraum gepumpt, wodurch das Fahrzeug wieder angehoben wird. Bei zu großer Fahrzeughöhe kann die überschüssige Menge Öl in den Niederdruckraum abfließen und so automatisch die normale Fahrzeughöhe wieder eingestellt werden.So there is a constant circulation of the oil during the oscillating movements of the suspension unit. If the vehicle height is too low, oil is pumped into the high-pressure chamber, which raises the vehicle again. If the vehicle height is too high, the excess amount of oil can drain into the low-pressure chamber and the normal vehicle height can be automatically set again.

Legt man die Öffnungen 8 so aus, daß gleichzeitig eine Dämpfung der durchfließenden Ölmenge stattfindet, so ist mit dem Anmeldungsgegenstand eine Vorrichtung gegeben, dis selbständig die Aufgaben der Federung als auch der Höhenkorrektur und der Dämpfung übernehmen kann, ohne daß eine Zuleitung mit einem daran angeschlossenen Kompressor benötigt wird. Das Aggregat arbeitet in sich als ein geschlossenes Federungs-Höhenausgleichs- und Dämpfungselement. Anspruch 2 ist ein echter Unteranspruch und hat nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 patentrechtliche Bedeutung.If you lay out the openings 8 so that at the same time a damping of the the amount of oil flowing through takes place, the subject of the application is a device given, dis independently the tasks of the suspension as well as the height correction and the attenuation can take over without a supply line connected to it Compressor is required. The unit works as a closed suspension height compensation and damping element. Claim 2 is a real subclaim and has patent legal significance only in connection with claim 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Hydropneumatic suspension strut for vehicles with height compensation, which is arranged between the vehicle body and the wheel axle and has a cylinder for the hydraulic means connected to an air spring, connected to the housing and attached to the vehicle part, in which a cylinder is connected to the The hollow piston connected to the other part of the vehicle moves, which delimits a hydraulic high-pressure chamber connected to the air spring and into which a height control rod attached to the cylinder and control openings protrudes from its high pressure side, which at the same time forms part of a hydraulic pump that is actuated by the spring movements of the vehicle and that operates automatically Maintaining a certain height of the vehicle body, the hydraulic medium sucks in from a low pressure chamber in the strut, characterized in that under the hollow piston (2) - as is known per se - the high pressure chamber (14) and above the hollow piston on its piston rod On the opposite side, the low-pressure chamber (15) is arranged, the high-pressure chamber by means of grooves (19 and 20) in the hollow piston with the low-pressure chamber, depending on the position of the Hollow piston is connectable.

2. Strut according to claim 1, characterized by an between the air spring (22) and the cylinder (1) arranged and provided with openings (8) Plate (7) on which the height control rod (10) is suspended in a spherical bearing (9) is. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1029 690.1043102.