DE1805004U - Hydropneumatische abfederung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge. - Google Patents

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August Bilstein &.βι.ϊ>·Η. , !nnepetal-Altenvoerde (Westf.)·

"HydropneumatiBehe Abfederung« insbesondere für

Kraftfahrzeuge".

Es sind hydropneumatische Abfederungen bekannt, die im wesentliehen aus einem mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Arbeitszylinder und einem darin verschiebliehen Arbeitskolben bestehen und bei denen die Dämpfungsflüssigkeit duroh einen beweglichen !Drennkolben oder auch duroh eine flexible Wand vom Druckgas getrennt ist. Die zwischen Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit befindlichen Trennmittel müssen deswegen beweglich angeordnet sein, damit sie der bei einfahrender Kolbenstange zustande kommenden Flüssigkeitsverdrängung nachgeben können, wobei sie sich also auf der praktisch nicht kompressiblen Dämpfungsflüssigkeit gegen das komprimierbare Gas verschieben. Durch die beweglishe Anordnung besagter trennmittel wird auoh der thermischen Ausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit Rechnung getragen, die infolge der duroh den Dämpfungsvorgang hervorge-

Zum Schreiben vom απ ..ί!.EyÄr.o.pIlßMma.i;.i.s..c3α.e.....Abl.e.d.e.r.ung..,.....*..*..^l.!... Blatt 2

rufenen Energieumwandlung in Wärme zuweilen erhebliche Werte annimmt. Das Verschieben des Trennmittels zum Ausgleich des von der Kolbenstange verdrängten Flüssigkeitsvolumens führt in Verbindung mit der dadurch hervorgerufenen Kompression des Gaspolsters zu der gewünschten pneumatischen Federung. Hingegen bedingt die Wärmeausdehnung der Dämpfungsflüssigkeit stets eine unerwünschte Gasdruckerhöhung, die auf Grund der Differenzwirkung des Arbeitskolbens zu einer Verschiebung seiner statischen und dynamischen UuIllage führt. Dadurch wird aber die Fahrsieherheit erheblich beeinträchtigt. Man muß vielmehr Sorge tragen, daß sich die dynamische !ullage der Fahrzeugabfederungsmittel nicht oder jedenfalls nur unwesentlich verschiebt.

Daher ist man bei hydropneumatischen Dämpfungsund Federungseinrichtungen auch bereits dazu übergegangen, die temperaturabhängigen Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit im Zylinder zwecks Erzielung einer konstanten Nullage des Arbeitskolbens laufend zu korrigieren. Diese laufende Korrektur wird bei den bekannten Dämpfungs- und Federungseinriehtungen durch außerhalb der Dämpfungs- und Federungsaggregate angebrachte Steuerungselemente bewirkt, indem durch die Steuerungsausschläge dieser Elemente mehr oder weniger Dämpfungsflüssigkeit in den Arbeitszylinder eingepumpt oder abgesaugt wird. In gleicher Weise hat man

Zum Schreiben vom an . "5XdS₁O-PIlS-ItMaJlIiI₁JB₁OAe.-Alsi!ß.d.erun^._#.*..»..*.M... Blatt 3-

auch, bereits versucht, das Druekgas abzuführen bzw. zusätzliches Gas in den Zylinder einzuführen. Für die Verschiebung der hierfür erforderlichen llüssigkeits- bzw. Gasmengen werden Pumpen bekannter Bauart verwendet.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte hydropneumatisehe Abfederung zu schaffen, die ebenfalls mit einer temperaturabhängige Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit korrigierenden Ausgleichseinrichtung versehen ist, die aber in ihrem Aufbau wesentlich einfacher als die bekannten gehalten ist und dennoch eine einwandfreie Steuerung der Dämpfungsflüssigkeit im Sinne der Aufreohterhaltung einer konstanten dynamischen üfullage des Arbeitskolbens sicherstellt. Das wird gemäß der Neuerung im wesentlichen dadurch erreicht, daß das Steuerorgan für den Ausgleich der thermischen Volumenänderung der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb des Arbeitszylinders vorgesehen und von dem zwischen der Dämpfungsflüssigkeit und dem Druekgas vorgesehenen Trennkolben gebildet wird, der gleichsam nach Art eines Schieberventils im Zylindergehäuse entsprechend angeordnete Flüssigkeitsein- und -auslasse steuert, die mit der Druckseite einer Speisepumpe bzw. der Zulaufseite eines Plüssigkeitssammelbehälters in Verbindung stehen. Das Trennmittel — vorzugsweise ein Trennkolben — sorgt also dafür, daß bei einer Volumenver-

Zum Schreiben vom an ...!!.HydropneTmatisclie......^!.ed.gj'.img.,..*......,..!!... Blatt

größerung der Dämpfungsflüssigkeit im Falle größerer Erwärmung eine entsprechende Flüssigkeitsmenge nach außen abgeführt wird, während im entgegengesetzten Falle, d.h. bei Eintreten einer Yolumenverringerung durch entsprechende Abkühlung, die zur Beibehaltung der ursprünglichen Federungscharakteristik erforderliehe Flussigkeitsmenge dem Arbeitszylinder von außen wieder zugeführt wird.

Weitere Einzelheiten der Neuerung seien an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigt

Fig. 1 eine mit vier Dämpfungsfederungszylindern versehene Gesamtanlage im Schema,

Fig. 2 eine Ausführungsform des neuen Arbeitszylinders, . 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig· 2 und

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele neuerungsgemäß ausgebildeter Zylinder.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schema einer hydropneumatisehen Abfederungsanlage sind die vier Dämpfungs federungszylinder A, B, O und D über je eine Dämpfungsflüs sigkeit zuführende Druckleitung a, b, c und d an eine Spei sepumpe P angeschlossen. Letzterer ist ein mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllter Sammelbehälter S vorgeschaltet, welcher seinerseits über die Flüssigkeitsableitungen a¹, b^!,

Zum Schreiben vom an .."IXdx.Q.Pß.Sim.a.tiiS.fi^.e AÜüf..e.d.eXimg.*.....·.*.?.!... Blatt 5.

c' und d' mit den Zylindern A bis D in Verbindung steht.

Die Dämpfungsfederungszylinder sind im einzelnen in der aus Hg. 2 ersichtlichen Weise ausgebildet. Der Arbeitszylinder 1 ist mit einem als Differenzkolben ausgebildeten Arbeitskolben 2 versehen, der in dem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum 3 verschieblieh angeordnet ist und bei seiner Hubbewegung über ventilgesteuerte Durchlässe 4ι 5 die gewünschte Dämpfungswirkung hervorruft· Oberhalb des Arbeitsraumes 3 ist ein Trennkolben β vorgesehen, der die Dämpfungsflüssigkeit gegenüber der mit Druckgas gefüllten Pederkammer T des Zylinders absehließt. Der Trennkolben 6 besitzt in axialem Querschnitt eine etwa doppel-T-förmige Ausbildung«

Heuerungsgemäß sind nun im Trennkolben 6 zwei Ringnuten 8 und 9 vorgesehen, deren gegenseitiger Abstand dem normalen Arbeitshub des Trennkolbens entspricht und die mit je einem im Zylinder vorgesehenen ilüssigkeitseinlaß 10 und einem Flüssigkeitsauslaß 11 zusammenwirken. Der Flüssigkeitseinlaß 10 ist über einen Ansehlußnippel 12 an die Druekleitung (z.B. a) der Speisepumpe P angeschlossen, während der Auslaß 11 über den Nippel 13 und die Abflußleitung (z.B. a^f) mit dem Sammelbehälter S in Verbindung steht. Die Eingnuten 8 und 9 sind über im Trennkolben β vorgesehene Sehrägkanäle 14 bzw. 15 mit dem die Dämpfungsflüssigkeit

Zum Schreiben vom an .."Iy.äΓ.ΩPngUJna±i.a.QM....Ato.ί.e.d.ßX1ffig..,.....*..*..!f... Blatt 6.

enthaltenden Arbeitsraum 3 des Zylinders verbunden. Wie Fig. 3 zeigt, sind sowohl die Kanäle 14 als auch die Kanäle 15 gleichmäßig über den Umfang des Trennkolbens 6 verteilt und gegeneinander versetzt angeordnet. Vorzugsweise sind für eine Ringnut je drei im jeweiligen Winkelabstand von 120° angeordnete Kanäle vorgesehen. Die gleichmäßig verteilte Anordnung der Kanäle 14 und 15 gewährleistet eine gleichmäßige Druckverteilung über den Trennkolben, wodurch ein Verkanten des Trennkolbens mit Sicherheit vermieden wird. Zwischen den einzelnen Hingnuten 8 und 9 sowie zwischen letzteren und der ffederkammer 7 wie auch dem Arbeitsraum 3 sind Dichtungen 16» 17 > 18 vorgesehen, die eine hinreichende gegenseitige Abdichtung der vorerwähnten Kammern bzw. Hüten gewährleisten.

Im normalen Betriebszustand vollführt der Trennkolben 6 unter dem Einfluß der Bewegungen des Arbeitskolbens 2 und der dadurch verdrängten Dämpfungsflüssigkeit entsprechende Hin- und Herbewegungen um seine Mittellage. Tritt nun eine Erwärmung der Dämpfungsflüssigkeit auf, sei es durch die während des Betriebes zustande kommende Umwandlung mechanischer Energie in Wärme oder auch durch entsprechende Erhöhung der Außentemperatur, so wird durch die dadurch hervorgerufene thermische Ausdehnung der im Arbeitsraum 3 befindlichen Dämpfungsflüssigkeit die Mullage des Trennkol-

Zum Schreiben vom an J!IXdr..Q.pn.ema±lS..C.he. AM.e.d.e.r.UHg.*..»..*..*.!.!... Blatt .7.

bens 6 nach oben verschoben. Das würde zu einer Veränderung der Federcharakteristik der Abfederungseinrichtung führen. Eine solche Veränderung kann aber bei der neuerungsgemäßen Ausbildung der DämpfungsfedereinriGhtung nicht auftreten, da in diesem Fall die Eingnut 8 des Trennkolbens unter den Kolbenbewegungen über den Flüssigkeitsauslaß 11 gleitet, mithin eine entsprechende Menge des im Arbeitsraum unter Druek stehenden Flüssigkeitsvolumens über die Sehrägkanäle 14 in die Flüssigkeitsableitung a* zum Sammelbehälter S entweichen kann. Auf diese Weise wird also der notwendige Flüssigkeitsausgleioh erzielt und die ursprüngliche Nullage des Trennkolbens 6 wieder herbeigeführt. Analog liegen die Verhältnisse bei zu starker Abkühlung der Dämpfungsflüssigkeit, wie sie beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen eintreten kann. In diesem Fall kommt bei normalem Arbeitshub des Trennkolbens 6 die untere Ringnut 9 über den Flüssigkeitseinlaß 10, der über die Druckleitung a mit der Speisepumpe P in Verbindung steht. Dadurch wird eine entsprechende Menge zusätzlicher Dämpfungsflüssigkeit in den Arbeitsraum 3 eingeführt und somit wiederum die ursprüngliche Mittellage des Trennkolbens 6 und damit auch des Arbeitskolbens 2 herbeigeführt.

Auf obige Weise ist also sichergestellt, daß die Federcharakteristik des über dem Trennkolben 6 befindlichen

Zum Schreiben vom an J?J&AX&$]tämmfc±S&h&.....&!ߣ.ftderiUlg.,,.·.*.....!?... Blatt .8

Druckgases unabhängig von der Temperatur der Dämpfungsflüssigkeit praktisch unverändert beibehalten wird und im zulässigen Streubereich liegt.

Die Ausbildung des über dem Trennkolben 6 liegenden Federungsraumes 7 ist nicht auf das in Pig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie hängt von den für den jeweiligen Anwendungszweek gewünschten Federungseigenschaften ab. So kann es zuweilen von Vorteil sein, den Federungsraum 7 unter Beibehalt der Hubbewegungen für den Trennkolben 6 verhältnismäßig klein auszubilden, um bei gleichen Hubbewegungen des Arbeitskolbens 2 bzw. des Trennkolbens 6 einen vergleichsweise stärkeren Druckanstieg des Gases und damit eine steilere Federungscharakteristik bzw. strammere Federung zu erzielen. Zu diesem Zweck kann, wie Fig· 4 zeigt, an der den Druckgasraum 7 umschließenden Stirnseite 19 des Arbeitszylinders 1 ein kegeliger Vorsprung 20 vorgesehen sein, der mit Abstand in eine entsprechende Ausnehmung 21 auf der Oberseite des Trennkolbens 6 eingreift. Auch läßt sich die Federcharakteristik dadurch verändern, daß entsprechend dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Arbeitszylinder 1 in seinem die Dämpfungsflüssigkeit und den Differenzkolben enthaltenden Teil 1' einen größeren Durehmesser besitzt als in seinem den Trennkolben 6 und den Federungsraum 7 enthaltenden Teil 1··.

Zum Schreiben vom an ..".Ij.dr^^Opneumatische^lfef e.dg.S'.img.,..*..·..*..!!... Blatt 9

An Stelle des in den AusftihrungslDeispielen "beschriebenen Trennkorbens 6 kann ebensogut auch eine flexible Kappe bzw. eine Membran zwischen den mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum 3 und dem das Druckgas enthaltenden 3?ederungsraum 7 vorgesehen sein. Um dabei die gewünschten Steuerungsbewegungen im Sinne der Neuerung zu erzielen, ist es lediglich erforderlieh, an der flexiblen Kappe bzw. Membran an geeigneter Stelle einen Steuerungsansatz vorzusehen, der durch die Bewegungen der Membran in die zum Ablassen oder Auffüllen der Dämpfungsflüssigkeit geeignete Arbeitasteilung gebraeht wird.

Schließlieh sei noch bemerkt, daß die Ausbildung des Arbeitskolbens als Differenzkolben die Möglichkeit bietet, mit verhältnismäßig niedrigen Gasdrücken zu arbeiten, so daß die gegebenenfalls erforderliehe Auffüllung des Arbeitszylinders mit Dämpfungsflüssigkeit mit einer Pumpe durchgeführt werden kann, deren Druck- und !Förderleistung verhältnismäßig gering ist. Da man hier normalerweise mit Pumpenleistungen unter 2 PS durchaus auskommt, kann eine solche Pumpe ohne weiteres auch durch den Pahrzeugmotor angetrieben werden.

Claims (1)

1. RA.72B655--S.1Z59 jf

   Zum Schreiben vom an .!VHydr.O.pneiiffl.aJt;is.ehg....Abf.gdfi.rmig.,..*......·..!!... Blatt 1.0.

   August Bilstein G.m.b.H., Ennepetal-Altenvoerde (Westf.),

   Sohutzansprüche t

   1» Hydropneumatisch^ Abfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Arbeitszylinder und einem darin verschiebliehen Arbeitskolben, einem zwischen der Dämpfungsflüssigkeit und dem Druekgas vorgesehenen Trennmittel und einer die temperaturabhängigen Volumenänderungen der Dämpfungsflüssigkeit im Zylinder korrigierenden Ausgleichseinrichtung mit Steuerorgan, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan für den Ausgleich der thermischen Volumenänderung der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb des Arbeitszylinders (1) vorgesehen ist und von dem zwischen Dämpfungsflüssigkeit und Druekgas vorgesehenen Trennkolben (6) gebildet wird, der gleichsam nach Art eines Schieberventils im Zylindergehäuse entsprechend angeordnete Plüssigkeitsein- und -auslasse (10 bzw. 11) steuert, die mit der Druckseite einer Speisepumpe (P) bzw. der Zulaufseite eines Flüssigkeitssammelbehälters (S) in Verbindung stehen.

   2· Hydropneumatisch^ Abfederung nach Anspruch 1, dadureh gekennzeichnet , daß im Trennmittel, vorzugsweise einem Trennkolben (6), mit den ITüssigkeitsein- und

   Zum Schreiben vom an JJy.ärOfillfi.imaliiaoJlß....AbXftdßr.liag.,..».....*.L Blatt 1.1

   -auslassen (10 bzw. 11) zusammenwirkende Ringnuten (8 "bzw. 9) vorgesehen sind, deren gegenseitiger Abstand dem normalen Arbeltshub des Trennkolbens entspricht und die jeweils über im Trennkolben vorgesehene Kanäle (14» 15) mit dem die Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitsraum (3) des Zylinders (1) in Verbindung stehen.

   3. Hydropneumatisehe Abfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ringnuten (8, 9) mit dem Arbeitsraum (3) des Zylinders (1) verbindenden Kanäle (14» 15) gleichmäßig über den Umfang des Trennkolbens (6) verteilt und die Kanäle (14) der einen Ringnut (8) zu denjenigen (15) der anderen (9) versetzt angeordnet sind.

   4* Hydropneumatisehe Abfederung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Trennkolbenumfang Dichtungen (16, 17» 18) vorgesehen sind, die die Ringnuten (8, 9) sowohl untereinander als auch gegen den Druckgas- und Arbeitsraum (7 bzw. 3) des Zylinders (1) abdichten.

   5. Hydropneumatisehe Abfederung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (6) im axialen Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildet ist.

   6. Hydropneumatisehe Abfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an

   Zum Schreiben vom an ..!.!.Iy.dr..Q.pn.ema.t±aßh.e. AM.e.dsrung.,.....*..*.!.!... Blatt .1.2

   der den Druckgasraum (7) umschließenden Stirnseite (19) des Zylinders (1) ein kegeliger Vorsprung (20) vorgesehen ist, der mit Abstand in eine entsprechend gestaltete Ausnehmung (21) auf der Oberseite des Trennkolbens (6) eingreift.

   7. Hydropneumatisch© Abfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadureh gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (1) in seinem die Dämpfungsflüssigkeit und den Arbeitskolben (2) enthaltenden Teil (1^!) einen größeren Durchmesser besitzt als in seinem den Trennkolben (6) und den Druokgasraum (7) enthaltenden Teil (1^lt).