DE1655094B2

DE1655094B2 - Hydropneumatische federung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE1655094B2
Application number: DE1967S0112443
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1966-10-18
Filing date: 1967-10-17
Publication date: 1976-09-23
Also published as: NL6714101A; SE348410B; BE704592A; FR1503903A; US3522941A; DE1655094A1; GB1201041A; ES343867A1; LU54624A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Federung für Fahrzeuge, mit zwei oder mehr an einen Stellzylinder angeschlossenen, als eigentliche Feder wirkenden hydropneumatischen Speichern mit abgestuften Fülldrücken, die bei zunehmender Belastung des Fahrzeugs kaskadenartig nacheinander jeweils bei Erreichen ihres Fülldruckes selbständig zuschalten und als Feder wirksam werden.

Hierdurch kann die Schwingungsdämpfung der Federung an die jeweilige Belastung angepaßt und die Progressivität der Federkennlinie verringert werden.

Es ist bekannt (FR-PS 1422968) für eine hydropneumatische Federung für Fahrzeuge, die mit mindestens zwei unter verschieden hohen Drücken stehenden Speichern ausgestattet ist, diese nacheinander mittels eines Absperrschiebers zuzuschalten, welcher an seiner einen Stirnfläche dem Federungsdruck ausgesetzt ist und in der entgegengesetzten Richtung von einer Rückstellfeder belastet ist, die auf einen Mindestdruck eingestellt ist, so daß beim Überschreiten dieses Mindestdruckes der nächstfolgende Speicher zugeschaltet wird.

Bei einer anderen bekannten hydropneumatischen Federung (DT-AS 1145939) ist der Gasraum oines als Feder wirkenden hydropneumatischen Speichers in zahlreiche zu- und abschaltbare Räume unterteilt, die bei zunehmender Last mittels eines Schiebers

ίο nacheinander zugeschaltet werden, um ein konstantes federndes Gasvolumen und damit eine gleichbleibende Eigenfrequenz des Fahrzeugaufbaus zu erzielen.

Ferner ist eine die eingangs erwähnten Merkmale aufweisende hydropneumatische Federung bekannt

(DT-AS 1129845), bei welcher mehrere unter unter-

. schiedlichen Fülldrücken stehende Speicher jeweils mit einer Kammer in Verbindung stehen, die ihrerseits untereinander und mit dem Stellzylinder über Drosselöffnungen verbunden sind, weiche im jeweiligen Gesamtquerschnitt für eine Kammer, welche einem bestimmten Speicher zugeordnet ist, zunehmend kleiner als für die Kammer des Speichers mit dem nächst niedrigeren Druck sind. Dadurch wird der Speicher

höheren Druckes erst zugeschaltet, wenn der jeweilige Druck in der zugeordneten Kammer iastenabhängig einen durch die Drosselöffnungen bestimmten, dem jeweiligen Fülldruck entsprechenden Anfangswert übersteigt.

Bei allen diesen bekannten hydropneumatischen Federungen werden somit die als eigentliche Feder wirkenden hydropneumatischen Speicher zwar nacheinander wirksam zugeschaltet, jedoch bleiben dabei die Speicher, welche als solche für eine niedrigere Be-

lastung vorgesehen sind, zusammen mit den zugeschalteten Speichern höheren Druckes eingeschaltet. Dadurch stehen bei hoher Belastung auch die als solche niedrigeren Belastungen zugeordneten Speichel unter hohem Druck, so daß diese zur Aufnahme des höchsten Druckes geeignet konstruiert werden müssen und unerwünschte Gasdiffusionen durch vorhandene Trennmembranen verstärkt auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydropneumatische Fahrzeugfederung mit mehrerer

selbsttätig zuschaltenden hydropneumatischen Speichern so auszubilden, daß das Verhältnis zwischer kleinstem und größtem Druck der Speicher verringen ist und übermäßige Gasdiffusionen durch Trennmembranen der Speicher vermieden sind.

Dies wird erfindungsgemäß bei einer hydropneumatischen Federung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß bis auf den hydropneumatischer Speicher mit dem höchsten Fülldruck alle hydropneumatischen Speicher über durch den Druck im Stellzy linder und eine Rückholfeder beaufschlagte Absperr schieber mit dem Stellzylinder verbunden sind, die durch ihre Rückholfeder offengehalten werden unc .jeweils bei Erreichen eines etwas über dem Fülldrucl des nächsten hydropneumatischen Speichers liegen den Abschaltdruckes schließen, so daß abgesehen voi den Umschaltbereichen stets nur ein hydropneumati scher Speicher als Feder wirksam ist.

Die Erfindung erlaubt, mehrere hydropneumati sehe Speicher mit abgestuften Druckbereichen zu ver wenden, wobei bei jedem Speicherwechsel jeweils de Speicher mit dem niedrigeren Druck - abgesehen voi dem Übergangszeitraum - ausgeschaltet wird. Diese Übergangszeitraum ist jedoch nur kurz. Für jeden Be

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lastungsbereich kann daher die jeweils hierfür beste Schwingungsdämpfung durch den hierfür vorgesehenen Speicher erhalten werden, ohne daß dabei die Schwingungsdämpfung der übrigen Speicher berücksichtigt zu werden braucht.

Durch das Abschalten des jeweils "orangehenden hydropneumatischen Speichers wird außerdem für Speicher, die unter niedrigem Fülldruck stehen, das Auftreten von hohen Drücken vermieden, go daß die damit verbundenen Gasdiffusionen durch die Trennmembran geringer sind.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispieie der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen erläutert. Auf diesen Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eines dieser Ausführungsbeispiele mit geöffnetem Absperrschieber,

Fig. 2 einen Längsschnitt wie Fig. 1 durch dasselbe Ausführungsbeispiel nach Schließung des Absperrschiebers,

Fig. 3 die Änderung der Flexibilität der Federung von Fig. 1 und 2 in Abhängigkeit von dem Druck der Hydraulikflüssigkeit,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Federung.

Fig. 1 zeigt eine hydropneumatische Federung mit einem Stellzylinder 1, der am Rahmen oder an der Karosserie 2 eines Fahrzeugs befestigt ist. In diesem Stellzylinder gleitet ein Stellkolben 3, der mit einem nicht abgefederten Teil des Fahrzeugs verbunden ist. Am oberen Teil des Stellzylinders ist ein Gehäuse 4 mit zwei hydropneumatischen Speichern 5 und 6 angeschlossen, die beispielsweise durch verschiedene Gasmengen 7 und 8 mit verschiedenen Fülldrücken p₀ bzw. P₀ gefüllt sind.

Im Inneren des Gehäuses 4 ist eine Bohrung 9 vorgesehen, die an ihren Enden durch Verschlußstücke 10a und 10f> verschlossen ist. Im Inneren dieser Bohrung 9 sitzt eine mit zwei Außennuten 13 und 14 und einer Innennut 15 versehene Gehäusehülse 12, die die Bohrung 9 in zwei Kammern 16 und 17 teilt; die Kammer 16 ist über eine Rohrleitung 20 mit einem Behälter 18 verbunden, der nicht unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit enthält.

In der Gehäusehülse 12 gleitet ein mit einer Nut 25a versehener zylindrischer Absperrschieber 25, auf dessen in die Kammer 17 reichendem Ende ein Federteller 11 sitzt, welcher mit einem großen Spiel in der zylindrischen Bohrung der Kammer 17 gleitet. Gegen diesen Federteller 11 drückt eine Rückholfeder 26, die mit ihrem anderen Ende an der Gehäusehülse 12 anliegt.

Kanäle 27, 28, 29, 30 und 31, 32, 33, die teils im Gehäuse 4, teils in der Gehäusehülse 12 vorgesehen sind, verbinden jeweils den hydropneumatischen Speicher 5 mit der Außennut 13, den Stellzylinder 1 der Federung mit der Außennut 14, die Kammer 17 mit dem hydropneumatischen Speicher 6, die Außennuten 13 und 14 mit der Bohrung der Gehäusehülse 12 und die Innennut 15 mit der Kammer 16. Der Kanal 33 ist durch eine Ventilkugel 34 verschlossen, auf die eine vorgespannte Ventilfeder 35 einwirkt. Am Eingang bzw. am Austritt der Kanäle 28, 29 und 30 sind Drosselorgane 36 und 37, beispielsweise mit Bohrungen 38 bzw. 39 versehene Querwände, vorgesehen.

Wenn der Absperrschieber 25 mit einem Ende an dem die Bohrung 9 verschließenden Verschlußstück lOfl anstößt (Fig. 1), befindet sich die Nut 25a des Absperrschiebers gegenüber den öffnungen der Kanäle 31 und 32; wenn das andere Ende dieses Ab-Sperrschiebers an dem Verschlcißstück 10b anstößt, so befindet sich die Nut 25a ebenfalls noch gegenüber der Öffnung des Kanals 31 und ist ferner mit der Innennut 15 der Gehäusehülse 12 in Verbindung.
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung an Hand eines Beispiels beschrieben, bei dem der Fülldruck P₀ größer als der Fülldruck p₀ und der Gesamtquerschnitt der in dem Drosselorgan 36 vorgesehenen Bohrungen 38 größer als der Gesamtquerschnitt der im Drosselorgan 37 vorgesehenen Bohrangen 39 ist.

Bei geringer Fahrzeuglast drückt die Rückholfeder 26 das Ende des Absperrschiebers 25 gegen das Verschlußstück 10a, so daß der hydropneumatische Speicher 5 über die Kanäle 27,28,31 und 32 die Außennuten 13 und 14, die Nut 25a und die in der Querwand des Drosselorgans 36 vorgesehenen Bohrungen 38 mit dem Stellzylinder 1 der Federung in Verbindung ist. Die Flexibilität / der Federung, d.h. ihr spezifischer Federweg, die durch den hydropneumatischen Spei-

a₅ eher 5 mit niedrigem Fülldruck bestimmt wird, ändert sich hierbei gemäß Fig. 3 (Abschnitt I der durchgehend gezeichneten Kurve) in Abhängigkeit von dem durch die Belastung der Radachse bestimmten Druck ρ im Stellzylinder 1.

Wenn die Fahrzeuglast zunimmt und der Druck der in die Kammer 17 strömenden Flüssigkeit einen bestimmten Wert p_x übersteigt, der groß genug ist, um den Absperrschieber 25 entgegen der Kraft der Rückholfeder 26 nach links zu schieben, so wird die Nut 25a aus ihrer Stellung gegenüber dem Kanal 32 gebracht, so daß die Verbindung zwischen dem hydropneumatischen Speicher 5 und dem Stellzylinder 1 allmählich unterbrochen wird. Dieser Übergangszustand im Betrieb der Federung ist in Fig. 3 mit dem Abschnitt II der durchgehend gezeichneten Kurve dargestellt.

Bei einer weiteren Erhöhung der Fahrzeuglast verschließt die Wandung des Absperrschiebers 25 den Kanal 32 vollständig (Fig. 2); der Druck ρ im Stellzylinder 1 ist hierbei größer als der Wert p₂ (F · 8- 3, Abschnitt III der durchgehend gezeichneten Kurve), der seinerseits größer.als der Fülldruck P₀ des hydropneumatischen Speichers 6 ist. Damit der hydropneumatische Speicher <5 vor dem Ausschalten des hydropneu-

so matischen Speichers 5 mit niedrigem Fülldruck wirksam sein kann, muß, beispielweise wenn es sich um einen Membranspeicher mit einer Membran 40 handelt, diese Membran sich bereits von ihrer Auflagefläche, die zweckmäßigerweise aus der Querwand des Drosselorgans37 besteht (Fig. 1 und 2), in genügendem Maße gelöst haben, damit Stöße bei Federausschlägen vermieden werden.

Zu diesem Zeitpunkt sind die beiden Drosselorgane

36 und 37 in Reihe geschaltet, die Hydraulikflüssigkeit wird jedoch praktisch nur durch das Drosselorgan

37 gebremst, da der Gesamtquerschnitt der Bohrungen 39 kleiner als der der Bohrungen 38 ist.

Außerdem ist der hydropneumatische Speicher 5 im ausgeschalteten Zustand über die Kanäle 27 und 31, die Nuten 25a und die Innennut 15 mit dem durch die Ventilkugel 34 verschlossenen Kanal 33 verbunden. Auf diese Weise kann der in diesem hydropneumatischen Speicher zum Zeitpunkt der Umschaltung

herrschende Druck durch am Absperrschieber gegebenenfalls auftretende Leckströme nicht erhöht werden. Die Ventilfeder 35, die die Vcntilkugcl 34 gegen die öffnung des Kanals 33 drückt, kann also ungefähr auf den Druck /?, (Fig. 3), bei dem der hydropneumatische Speicher 6 mit höherem Fülldruck, in Tätigkeit tritt, vorgespannt werden.

Ferner kann auch die Zahl der hintereinander an die Fahrzeugfederung angeschlossenen hydropncumatischen Speicher vergrößert werden (Fig. 4).

Hierbei ist an einer Fahrzeugfederung, beispielsweise an einem Stellzylinder 1, in dem der Stellkolben 3 gleitet, eine Anzahl von η hydropneumatischen Speichern B_x, B₁,... ß„_,, B_n befestigt, welche unter zunehmendem Fülldruck P₁, P₁,... P_n__p P_n stehen und über Absperrschieber T_x, T₂...T_n__x mit dem Stellzylinder in Verbindung stehen. Die Absperrschieber T_x, T₁... T_n _ ρ die nur schematisch angedeutet sind, entsprechen jeweils dem Absperrschieber 25, werden durch vorgespannte Federn in die geöffnete Stellung gebracht und beginnen sich zu schließen, wenn der Druck der sie beaufschlagenden Hydraulikflüssigkeit jeweils gleich dem Abschaltdruck p₂ Py...p„ ist.

Drosselorgane A₁, A₂...A„__X, A_n, beispielsweise Querwände mit Bohrungen D₁, D₂... D_n__x, D_n,derer Gesamtquerschnitt mit wachsendem Index η abnimmt, teilen eine Verlängerung des Stellzylinders 1 in eine Reihe von Kammern C₁, C₂, C„_,, C_n, an welchen die hydropneumatischen Speicher B_x, B₁..

ίο B_n _ ρ O_n angeschlossen sind.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist dieselbe wie die der auf den Fig. 1 und 2 dargestellter Federung; die Absperrschieber T₁, T₁... 7_n_₂sind geschlossen und der Absperrschieber T_n _. ist geöffnet wenn der Druck ρ der Hydraulikflüssigkeit größer ah P_n _, aber kleiner als p_n ist.

Die Werte von P₂-P_n sind vorzugsweise größei als die Fülldrücke P₂... P_n, damit die hydropneumatischen Speicher B₁... B_n vor völliger Schließung dei Absperrschieber T_x, T₂...T_n__x in Tätigkeit treten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydropneumatische Federung für Fahraeuge, mit zwei oder mehr an einen Stellzylinder angeschlossenen, als eigentliche Feder wirkenden hydropneumatischen Speichern mit abgestuften Fülldrücken, die bei zunehmender Belastung des Fahrzeugs kaskadenartig nacheinander jeweils bei Erreichen ihres Fülldruckes selbsttätig zuschalten und als Feder wirksam werden, dadurch gekenn ζ e i c h η e t, daß bis auf den hydropneumalischen Speicher (6 oder B_n ) mit dem höchsten Fülldruck (P₀ bzw. P_n) alle hydropneumatischen Speicher (5 bzw. B₁, B₂, B₃..., ß„_,) über durch den Druck im Stellzylinder (1) und eine Rückholfeder (26) beaufschlagte Absperrschieber (25 bzw. T₁, T₁, T₃..., r„_,) mit dem Stellzylinder (1) verbunden sind, die durch ihre jeweilige Rückholfeder (26) offengehalten werden und jeweils bei Erreichen eines etwas über dem Fülldruck (P_n bzw. P₂, P₃ · · ■, P_n. ρ P_n) des nächsten hydropneumatischen Speichers (6 bzw. B₂, B₃..., ß„_,, B_n) liegenden Abschaltdruckes (p₂ bzw. p₂, p₃ ..., Pn-v Pn) schließen, so daß, abgesehen von den Umschaltbereichen, stets nur ein hydropneumatischer Speicher (5 oder 6 bzw. B₁ oder B₂, ^3···' B_n -ι· ^n) ^a'^s Feder wirksam ist.

2. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (25) mit einem Ventil (Ventilkugel 34, Ventilfeder 35) versehen ist, das bei geschlossenem Absperrschieber (25) die an diesem auftretenden Leckflüssigkeiten abführt und damit eine durch diese bewirkte Druckerhöhung im abgeschalteten hydropneumatischen Speicher (5) verhindert.

3. Hydropneumatische Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Druckhalteventil ausgebildete Ventil aus einer Ventilkugel (34) und einer Ventilfeder (35) besteht, die ungefähr auf den Druck (p,), bei dem der hydropneumatische Speicher (6) mit dem nächst höheren Druck in Tätigkeit tritt, vorgespannt ist.