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Hydropneumatische Federung mit selbsttätiger Niveauregelung
Die
Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung mit selbsttätiger Niveauregelung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem zwischen den abzufederndenFahrzeugteilen
angeordneten Federelement, welches einen gasgefüllten Federraum, mindestens'einen
flüssigkeitsgefüllten Arbeits- und Vorratsraum sowie eine in Abhängigkeit von der
Federbewegung wirkende und im Innern des Federelementes befindliche Pumpeinrichtung
aufweist.
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Der Zweck derartiger hydropneumatischer Federungen ist es., außer
der Abfederung der Karosserie gegenüber ddn'Fahrzeugrädern einen konstanten Abstand
der Ka.rosserie zur Fahrbahn, und zwar unabhängig von der Beladung des Fahrzeuges,
zu halten. Durch die Anordnung der Regelpumpe im Innern des zwischen der Radachse
und dem Wa genaufbau eingebauten Federelementes wird das durch die Relativbewe-.gung
zwischen den Radachsen und dem Wagenaufbau entstehende Arbeitsvermögen zur Niveauregelung
verwendet.
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Bekannt sind hydropneumatische Federungen mit selbsttätiger Niveauregelung
und im Federelement selbst angeordneten Regelpumpenj wobei diese Regelpumpen als
Kolbenpumpen ausgeführt sind. Der Pumpenkolben und der Pumpenzylinder sind fest
mit den durch die--Abfederungsbewegungen relativ zueinander bewegten Teilen des
Federaggregates verbunden,. Es findet deshalb in'folge der Abfederungsbewegungen
ein ständiges Gleiten des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder statt, wodurch die Regelpumpe
einem hohen Verschl-e , iß ausgesetzt ist. Weiter
wird bedingt
durch die Arbeitsweise dieser Kolbenpumpen die Dämpfungskennlinie beim Einsetzen
der Pumpe stark verändert, was sich auf den Fahrkomfort ungünstig auswirkt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten
Konstruktionen zu vermeiden und eine hydropneumatische Federung mit selbsttätiger
Niveauregelung zu schaffen, deren Betriebssicherheit über einen langen Zeitraum
gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Pumpeinrichtung
durch eine oder mehrere Flüssigkeitsstrahlpumpen gebildet wird, die im FlÜssigkeitsstrom
angeordnet sind*und aus Tribdüse, Zulaufdüse" Mischrohr und Diffusor bestehen. Eine
derartige Pumpeinrichtung besitzt weder gleitende noch irgendwie bewegte Teile und
arbeitet daher ohne jeden Verschleiß. Ferner treten beim Einsetzen der Förderung
bei einer Flüssigkeitsstrahlpumpe keine Unstetigkeitsstellen in der Dämpfungskennlinie
auf, was sich besonders günstig auf den Fahrkomfort auswirkt. Um das Druckniveau
niedrig zu halten, kann der Stempeldurchmesser eines solchen Federelementes groß
gewählt werden, dehn es ist keinerlei Führung für die Pumpe erforderlich und der
Aufbau der Federung wird dadurch äußerst einfach. Entsprechend einem Merkmal der
Erfindung sind die Zulaufdüsen der Flüssigkeitsstrahlpumpen in einem vom Vorratsraum
durch Rückschlagventile getrennten Saugraum angeordnet. Dadurch wird auf einfache
Weise erreicht, daß nur beim Fördern der Pumpe Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter
in den Saugraum gelangt und so eine einwandfreie Funktion der Pumpeinrichtung gewährleistet
ist.
Wie die Erfindung zeigt, sind die Treibdüsen der FlüsSigkeitsstruhlpumpe
auf derdem Federraum zugekehrten Seite angeordnet, währeiid. der.Diffusor in den
unteren Arbeitsraum des Federelementes ragt. Eine derartige Anordnung der Flüssigkeitsstrahlpumpen
ist deshalb sehr günstig, da beim Ausfedern die Dämpfkraft größer ist als beim Einfedern.
Es besteht jedoch überhaupt keine technische Schwierigkeit, die Flüssigkeitsstrahlpumpen
auch,so anzuordnen, daß diese beim Ein federn als Pumpe wirksam sind. Entsprechend
der Erfindung sind parallel zu den Flüssigkeitsstra13,1121.-pumpen Däffipfventile
angeordnet, welche-die Aufgabe haben" zusätzlich zu dem Strömungswiderstand, welchen
die Flüssigkeitsstra.111,f.I.,Lr#-pen liefern, eine verschieden starke Dämpfwirkung
beim Ein- bzw. Ausfedern zu erzeugen. Dadurch wird es auf einfache Weise möglic-*11-),
die gewünschte Dämpfwirkung für jede Arbeitsrichtung der Federung zu erzielen. Aus
der nachfolgenden Beschreibung des Aufbaues und der WirkungsWci#je der.schematisch
dargestellten Ausführungsform der Erfindung ergF,7#en. sich weitere Ausbildungsmöglichkeiten
und vorteilhafte Wirkungen.
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Die dargestellte Figur zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße
Federaggregat. Zwischen der nicht eingezeichneten Fahrzeugachse und dem ebenfalls
nicht eingezeichneten Wagenaufbau ist das Federaggregat derart angeordnet, daß der
Behälter 1 mit dem Wagenaufbau verbunden ist.. wilhrend der Stempel 2 an
der Fahrzeugachse befestigt erd. Die MembranL# trennt den gasgeflIllten Federraum
4 von dem oberen Arbeitsraum 5, J#I
dem sich Arbeitsflüssigkeit
be4L"indet. Durch den Balg 7 wird deiebenfalls mit Flüssigkeit gefüllte untere
Arbeitsraum 6 begren,-,t, während der Vorratsraum 8 über Bohrungen
10 und Rückschlagventi.le 11
mit dem Saugraum 9 in Verbindung
steht. Der obere Arbeitsraum 1.-,# ist mit dem unteren Arbeitsraum 6 durch
die Flüssigkeitsstrahll--urrii)---r) und die Dämpfventile 1.6 und
17 verbunden. Jede dieser Flüssigkeit.#--strahlpumpen besteht aus der Treibdüse
12, der Zulaufdüse 13, derfi Mischrohr 14 und dem Diffusor 15. Den
oberen Arbeitsraum 5 und Vorratsraum 8 verbindet die Rückströmleitung
19, in welcher da.--# Regelventil 18 angeordnet ist, das beispielsweise
über einen Hebul und ein Gestänge 20 mit der nicht eingezeichneten Fal=zeugachs#.
bunden ist. Mit einem ebenfalls nicht eingezeichneten Vorratsbc"L,.#-.I.iter steht
der Vorratsraum 8 über die Anschlußleitung 21 in Verlilndung. Die Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen hydropneumatischen Fedci,i-Iii5c wird im folgenden beschrieben.
Das zwischen der Radachse und dem Wagenaufbau eingebaute FedcrtIt#..!k.iit führt
beim Fahren des Fahrzeuges infolge der Unebenheiten der bahn Federungsbewegungen
aus. Beim Einfedern wird durch den 2,der auf den elastischen Balg 7 drückt,
Flüssigkeit aus dem Prbeitsraum 6 verdrängt, wobei diese verdrängte Flüssigkeit
durch die Flüssigkeitsstrahlpumpen und das der Druckdämpfung dienende Dämpfventil
16 in den oberen Arbeitsraum 5 fließt. Da die Flüssigkeit#sstrahlpumpen
in dieser Arbeitsphase nicht wirksam sind, d. h.$ kciiie Flüssigkeit aus
dem Saugraum 9 ansaugen, wirken sie lediglich alz, Dämpfeinrichtung infolge
des Widerstandes, den sie der Flüssigkeitsströmung-entgegensetzen. Die dabei im
oberen Arbeitsraum 5 Zugeströmte
Flüssickeitsinenge bewirkt
über die in den Behälte r 1
C>
spannte Membrane 3 ein Komprirhieren
der im Federraum 4 befindli?hen Gasfüllung.
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Beim Ausfedern geht der mit der Fahrzeugachse verbundene.Stempe.1
zurück, wobei im unteren Arbeitsraum 6 ein wesentlich geringerer Flüssigkeitsdruck
entsteht als im oberen Arbeitsraum 5,. da ja Im Arbeitsraum 5 derselbe Druck
herrscht wie im Federraum 4. Infoigc dieses Druckgefälles zwischen den beiden Arbeitsräumen
fließt Arbeitsflüssigkeit vom Arbeitsraum 5 durch die Treibdüse 12, das"
,Mischrohr 1 4 und den Diffusor 15 der-Flüssigkeitsstrahlpumpe in
dun Arbeitsraum 6. In dieser Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit setzt
die Pumpwirkung der Flüssigkeitsstrahlpumpe ein. Dabei ge.»i.#,tri#,-#t über die
Zulaixfdüse 13 zusätzliche Arbeitsflüssigkeit aus dem raum 9 in das
Mischrohr 14. Im Saugraum 9 bildet sich dadurch gegc"ii.-über dem Vorratsraum
8 ein Unterdruck, wodurch die Rückschlagventile-11 die Bohrung
10 freigeben und so Arbeitsflüssigkeit vom Vorratsraum 8 in den Saugraum
9 fließen lassen. Das parallel zu Üer Flüssigkeitsstrahlpumpe angeordnete
Dämpfventil 17 begrenzt die Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsraum
5 und dem Arbeitsraum 6 und damit auch die Dämpfkraft. Aus dem nicht
eingezeichneten Vorratsbehälter gelangt über die Anschlußleitung 21 die Arbeitsflüssigkeif,
in den Vorratsraum 8. Diese Vorgänge beim Ein- und Ausfedern wiedr-r.-holen
sich während der Fahrt des Fahrzeuges ständig, so daß laufend Flüssigkeit vom Vorratsraum
8 in den Arbeitsraum 6 und damit aud-h in den Arbeitsraum
5 gepumpt wird, Der eben beschriebene Vorgang dee ständigen Pumpens durch
die Flttz-i-. sigkeitsetrahlpumpen erfolgt, wenn nach-dem Beladen des Fahrzeugei#i
der Wagenaufbau noch nicht die gewünschte Niveauhöhe erreicht bat.
Durch
die ständige '-'7#kifuhr von Arb#_eitsflüssigkeit in den Arbeit;#lraum
6 und 5 wird nach kurzer Zeit die gewünschte Niveauhöhe cireicht.
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Beim Überschreiten des gewünschten Abstandes von Wagenkasten
zu
Fahrzeugachse wird über das mit der Fahrzeugachse verbundene
Ge-
stänge 20 das in der Rückströmleitung 19 angeordnete Regelvent11
18 betätigt, so daß Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 5
die Rückströmleitung
19 in den Vorratsraum 8, in welchem ein g##-ringerer Druck herrscht,
fließen kann. Ebenso wird das Regelveiiti'-*, 18 beini-Entladen des Fahrzeuges
solange geöffnet, bis der aufbau auf die gewünschte Niveauhöhe abgesunken-ist. Die
vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform,
sondern kann im Rahmen des Erfinduiig.#7,-..11-dankens weitgehend abgewandelt werden.
So ist es beispielsweisi.# ohne weiteres möglich, den Pumpvorgang durch entsprechenden
der Flüssigkeitsstrahlpumpen beim Einfedern des Federelementes züi erzielen. Durch
die vorliegende Erfindung wird eine hydropneumatische mit selbsttätiger Niveauregelung
geschaffen, die äußerst einfaoh in ihrem Aufbau und betriebssicher Ist, da die im
Innern des Federelementes angeordneten Flüssigkeitsstrahlpumpen keine beweglichen
Teile aufweisen und daher keinem Verschleiß unterliegen.