DE2016192A1

DE2016192A1 - Hochdruckgasfederungssystem mit Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2016192A1
Application number: DE19702016192
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Lutz
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1970-04-04
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1971-10-28
Also published as: FR2085850A1; GB1311646A; FR2085850B1; US3726517A

Description

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFÜRT

PATEMT- IM) ÖEBRAUGHSMÜSTERHILPSANMELBIMG

mit Niveauregel ung,

insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sloh auf ein Hochdruckgasfederungssystem mit Niveauregelung, wobei sich Radträger über einen hydraulischen Hebe^ und. einen von der Flüssigkeit des hydraulischen Hebers beaufschlagten Gasraum gegen den Fahrzeugrahmen abstützen und der Abstand zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen über ein Verstellglied unabhängig von der Bel'astung des Fahrzeuges selbsttätig konstant gehalten wird und dieses Verstellglied mit der zentralen Druckfluidversorgung des Fahrzeuges verbunden ist.

&s sind mehrfach Konstruktionen bekannt, bei denen der hydraulische Heber mit dem hydraulischen Stellglied eine Einheit bildet. Diese Ausführungen haben außer dem notwendigen größeren Bauraum den Nachteil, daß die Verbindungsbohrung zwischen Federgasraum und Verstellgasraum sehr klein dimensioniert sein muß, damit die Frequenzabhängigkeit der Gasfederung nicht wesentlich erhöht wird.

©ei einer anderen bekannten Konstruktion ist ein hydraulischer Radhaber über ein durch eine Hydraullk-Impalsleitung betätigbares Gassperrventil mit einem zusätzlichen Druckspeicher verbunden. Diese Ausführungsart vermeidet die !fachteile, daß das federnde Gasvolureen bei zunehmender Belastung kleiner wird und die Federungseigenachaften sich dadurch ändern. Allerdings ist diese Bauart durch Verwendung eines FUnf-Wege-Ventiles sehr aufwendig. Auch dürften Schwierigkeiten beim Einbau, bei der Entlüftung bzw. Gasfüllung auftreten.

Die vorliegende Erfindung umfaßt die Vorteile der zuvor genannten Ausführungsart bei gleichzeitig wesentlich geringerem Aufwand..

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der hydraulische Heber von dem Verstellglied getrennt ist, und daß die Verbindungöleitung mit relativ geringem Durchflußquerschnitt als Drosselstelle ausgebildet ist. Der geringe Durchflußquerschnitt der Verbindungsleitung gestattet die Verwendung von billigen Polyamidschläuchen, die bei einem Innendurchmesser von einigen Zehntelmillimetern und entsprechender Wandstärke über 100 atü Betriebsdruck aushalten können.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist, daß zur Erhöhung der Drosselwirkung an einem oder an beiden Enden der Verbindungsleitung Sinterfilter angeordnet sind. Durch diese Filter wird gleichzeitig ein Verstopfen der Leitung verhindert.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zwischen Federraum und Speicherraum eine besondere Drosselstelle vorgesehen ist, die entsprechend einem weiteren Kennzeichen der Erfindung verstellbar sein kann.

Eine weitere Ausführungsform ist entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle so ausgebildet ist, daß dem Gasdurchfluß von einem Federbein zum anderen ein erheblich größerer Widerstand entgegengebracht wird als dem Durchfluß vom Federraum zum Speicherraum.

Diese Ausführungsform besteht entsprechend einem weiteren Kennzeichen der Erfindung aus zwei hintereinandergeschalteten Drosseln, wovon jede auf der einen Seite mit einer Verbindungsleitung zu einem Federbein verbunden ist und auf der anderen Seite beide Drosseln direkt mit dem Speichergasraum in Verbindung stehen.

Fit-condors vorteilhaft ist nach einem Merkmal der Erfindung, daß die verstellbare Drosselstelle als Abschlußorgan des Speichergasraumes dient, wodurch die hydraulischen Heber drucklos eingebaut werden können.

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Fach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Ausgangsdruck irr cjpeichergasraum vor dem Einbau so groß, daß er nach dem An-■-;::hJließen der drucklosen Federgasräume höher ist als der geforderte Mindestdruck.

Fjve weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch.gekennzeichnet, daß das Verstellglied als Trennkolbenspeicher ausgebildet ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das Verstellglied als Membranspeicher ausgebildet ist, wobei der Speichergasraum durch eine Membrane von dem Flüssigkeitsraum getrennt ist.

Vorteilhaft ist nach einem Merkmal der Erfindung, daß anstelle eines großen Trennspeichers mehrere kleine Speicher eingebaut

Von großem Vorteil ist entsprechend einem Kennzeichen der Erfindung, daß das Trennorgan des Trennspeichers in seiner Bewegung begrenzt ist und je nach Endlage die Gasleitung oder die Fluidleitung absperrt. Dieses Trennorgan arbeitet somit entsprechend einem Kennzeichen der Erfindung zugleich als Mindestdruckventil oder dient gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung zugleich als Überdruckschutz für die hydraulischen Heber.

Flg. .1 ist die Prinzipskizze eines Hoehdruckgasfederungssystemes mit Niveauregelung. ·

Fig. 2 ze igt e inen Ausschnitt aus der Prinzipskizze, wobei der Trennkolbenspeicher durch einen Membranspeicher ersetzt

er ist. ' .

Fig.. 3 stellt eine Aus führung s form dar, bei der dieses Federungssystem mit Federbeinen kombiniert ist.

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zeigt ein Federbein in abgeänderter Ausführungsart mit Anschlußmöglichkeit an das Federungssystem.

Die Hydraulikpumpe 1, der Vorratsbehälter 2 und das überdruckventil 4 gehören zu der zentralen Druclcfluidversorgung des Fahrzeuges. Das Niveauregelventil 3 ist mechanisch mit der abzufedernden Achse des Fahrzeuges verbunden. Die Fluidleitung 5 führt zu dem Flüssigkeitsraum 7 des Trennkolbenspeichers 6. Der Trennkolben 8 ist in dem Kolbenspeicher 6 bewegbar und trennt den Flüssigkeitsraum J gegenüber dem Speichergasraum 9 ab. Der Speichergasraum 9 ist über die Drosselstelle 10 und die Leitungen 12 mit dem Federraum 15 bzw. 25 verbunden. Die Drosselstelle 10 ist über die Verstelleinrichtung 11 verstell- und abschließbar. Zur Erhöhung der Drosselwirkung sind in die Leitung 12 Sinterfilter 15 eingebaut. In dem Zylinder 14 bzw. 24, der über die Aufhängung 22 fest mit dem Aufbau verbunden ist, ist ein Kolben 17> der über die Kolbenstange 19 und das Befestigungsauge 20 mit der Achse des Fahrzeuges verbunden ist, bewegbar angeordnet. Die Kolbenstange tritt am unteren Ende des Zylinders 14 bzw. 24 durch den sowohl zum Zylinder 14 bzw. 24 hin als auch zur Kolbenstange 19 hin abgedichteten Boden 18 aus dem Zylinder aus. Der Kolben 17 übernimmt zugleich die Funktion der hydraulischen Stoßdämpfung. Zur Vermeidung von ölverschäumung ist eine Prallscheibe 16 eingebaut. In der Ausführung rechts in Fig. 1 ist ein axial im Zylinder 24 bewegbarer Trennkolben 23 zur Trennung zwischen FlUssigkeitsraum

ρ und Gasraum 25 angeordnet.

In Flg. 2 ist der Trennkolbenspeicher 6 durch einen Membranspeicher 26 ersetzt. Der über die Leidig 5 mit der Zentralhydraulik des Fahrzeuges verbundene FlUssigkeitsraum 27 wird durch die Membrane 28 von dem Speichergasraum 29 abgetrennt. Der Gasraum 29 hat genau wie der Raum 9 in Fig. 1 über die Drosselstelle 10 und. die Leitungen 12 Verbindung mit den Federgasräusaen 15 bzw. 25.

Die hier beschriebene Anlage ist in ihrem Aufbau sehr einfach und • läßt sich leicht in ein Fahrzeug einbauen. Als Heber wird im

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Prinzip ein hydropneumatischer Einrohrdämpfer 14 ,verwendet. Nur bei eventuell notwendiger Schräglage des Einrohrdämpfers 24 ist eine Trennung des Gas- und ölraumes durch einen Trennkolben 23 erforderlieh. Durch Aufweiten des Behälterrohres wird bei gleicher Einbaulänge der Federgasraum beträchtlich vergrößert, so daß der hydraulische Heber dieser Bauart in praktisch alle Fahrzeuge ohne wesentliche Änderungen - lediglich Verstärkung der Anlenkpunkte eingebaut werden kann. Der Anschluß der Verbindungsleitung erfolgt an.geeigneter Stelle, wie dies in Fig. 1, 3 und 4 dargestellt ist, entweder durch Verschrauben oder mittels einer einfachen Steckverbindung. Beim Einbau in das Fahrzeug sind die Federbeine, die zugleich die hydraulischen Heber sind, drucklos. Der Trennspeieher 6 bzw. 26 ist auf der Gasseite.9 bzw. 29 mit Druckgas gefüllt. Das Trennorgan 8 bzw, 28 legt sich dichtend direkt an den Anschluß der Hydraulikleitung 5 an. Auf der anderen Seite wird durch die Verstelleinrichtung Il der Drosselstelle 10 der Druckgasraum 9 bzw. 29 abgesperrt. Nach Montage des Trennorganes in das Fahrzeug und nachdem die hydraulischen Heber 14 bzw. 24 über die Leitungen 12 mit der Drosselstelle 10 verbunden sind, werden die Federgasräume 15 bzw. 25 durch öffnen der Verstelleinrichtung 11 aus dem Speichergasraum 9 bzw. 29 wit Druckgas gefüllt. Der Fülldruek des Trennspeichers 6 bzw- 26 muß so hoch sein, daß nach Füllen der Federgasräume 15 und 25 in dem gesamten System ein Mindestdruck entsprechend der Leerlast vorhanden ist. Der FlUssigkeitsraum 7 bzw. 27 steht Über die Leitung 5 und das Niveauregelventil j5 mit der Zentralhydraulik des Fahrzeuges in Verbindung,

Durch die Trennung des Fluidkreislaufes der Zentralhydraulik vom Fluid des Stoßdämpfers ist es nicht erforderlich, die beiden Fluids aufeinander abzustimmen. Außerdem wird jede Verunreinigung des Fluids der Zentralhydraulik vermieden, so daß alle Voraus«· Setzungen für eine Koppelung des Fluids mit 4er Lenkung erfüllt sind. -

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In der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Fahrzeuges auf Normalniveau wirkt der Gasraum 15 bzw. 25 ,infolge der starken Drosselung durch die Leitung 12 bzw. die Sinterfilter \J> jeweils allein als Federraum. Das Niveauregelventil J ist in geschlossener Position.

Wird das Fahrzeug belastet, d. h., die Kolbenstange 19 fährt in den Zylinder 14 ein, würde sich der Federgasraum 15 entsprechend dem höheren Druck verkleinern. Zugleich gibt aber das Niveauregelventil 3 die Verbindung der Druckleitung von der Hydraulikpumpe 1 zur Hydraulikleitung 5 und damit zum Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 des Trennspeichers frei. Der Druck im Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 des Trennspeichers wird so lange erhöht, bis über die gleichzeitige Druckerhöhung des Speichergasraumes 9 bzw. 29 und durch die Leitungen 12 der Druck im Federgasraum 15 bzw. 25 so hoch ist, daß sich die Kolbenstange 19 wieder in der der Normalniveaulage entsprechenden Stellung befindet. In dieser Stellung schaltet das Niveauregelventil J> den Fluidzufluß zum Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 wieder ab. Der Federgasraum 15 bzw. 25 hat nun wieder das gleiche Volumen wie im Normalniveau des Fahrzeuges in unbelastetem Zustande.

Bei Entlastung des Fahrzeuges dehnt sich infolge Ausfahrens der Kolbenstange 19 der Federgasraum 15 bzw. 25 aus. Zugleich wird jedoch der Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 des Trennspeichers über die Leitung 5 und das Niveauregelventil 3 mit der Rücklaufleitung und damit mit dem drucklosen Fluidvorratsraum 2 verbunden. Der Druck im Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 sinkt dadurch ab, was eine Druckabsenkung und Volumenvergrößerung des Speichergasraumes 9 bzw. 29 bewirkt, über die Leitungen 12 wird somit auch der Druck in den Federgasräumen 15 und 25 so lange abgesenkt, bis entsprechend der noch vorhandenen geringeren Belastung"des Fahrzeuges die Normalniveaulage wieder erreicht ist, und das Niveauregelventil den Rückfluß aus dem Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 absperrt.

Bei eventueller Oberlast wird sich infolge der Zufuhr von Fluidajittel in den FltUsigkeitsraura 7 bzw. 27 das Trennorgan 8 bzw. 28

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in seine mechanisch bestimmte Endlage bewegen. Dies bewirkt, daß trotz weiterer Druckerhöhung in dem Flüssigkeitsraum 7 bzw. 27 der Druck im Federungssystem, ohne Vorhandensein eines zusätzlichen überdruckventiles nicht weiter ansteigen kann, wodurch das Federungssystem vor überlastung geschützt ist. Zugleich ist durch sichtbare Elnfederung des Fahrzeuges die überbelastung deutlich sichtbar. ^-

Auch bei eventuellem Ausfall der Zentralhydraulik ist die Federungswirkung, wenn auch bei veränderter Federkennlinie, noch vorhanden. In diesem Falle würde sich das Trennorgan 8 bzw. 28 an seinen mechanischen Endanschlag auf der Fluidzufuhrseite anlegen. Das Federungssystem bleibt somit immer noch in sieh geschlossen.

Ein Druckunterschied in den Federgasräumen 15 und 25, wie er z. B. bei Kurvenfahrt auftreten kann, wirkt sich infolge des erheblich größeren Widerstandes, der dem Gasdurchfluß von einem Oasraum 15 zum anderen Oasraum 25 entgegengebracht wird, nicht oder nur stark verzögert - auf die Niveauregelung aus.

In den Figuren 3 und 4 sind weitere Ausführungsformen von Federbeinen gezeigt, die sich speziell für dieses Federungssystem eignen.

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Claims

[jl. Hpchdruckgasfederungssystem mit Niveauregelung, wobei sich Radträger über einen hydraulischen Heber und einen von der Flüssigkeit des hydraulischen Hebers beaufschlagten Gasraum gegen den Fahrzeugrahmen abstützen und der Abstand zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen über ein Verstellglied unabhängig von der Belastung des Fahrzeuges selbsttätig konstant gehalten wird und dieses Verstellglied mit der zentralen Druckfluidversorgung des Fahrzeuges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Heber (l4) von dem Verstellglied (6) getrennt ist und daß die Verbindungsleitung (12) mit relativ geringem Durchflußquerschnitt als Drosselstelle ausgebildet ist.
2. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Drosselwirkung an·einem oder an beiden Enden der Verbindungsleitung (12) Sinterfilter (1}) angeordnet sind.
~Z>. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (12) aus Polyamidschlauch besteht.
4. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Federraum (15; 25) und Speicherraum (9) eine besondere Drosselstelle (10) vorgesehen ist.
5. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (10) verstellbar ist.
6. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (10) so ausgebildet ist, daß dem Gasdurchfluß von einem Federbein (14) zum anderen (24) ein erheblich größerer Wider-

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stand entgegengebracht wird als dem Durchfluß vom Federraum (15 bzw. 25) zum Speicherraum (9)·
7. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (10) aus zwei hintereinandergeschalteten Drosseln besteht, wovon jedeauf der einen Seite mit einer Verbindungsleitung zu einem Federbein (l4; 24) verbunden ist und auf der anderen Seite beide Drosseln direkt mit dem Speichergasraum (9) in Verbindung stehen.
8. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Drosselstelle (10) als Abschlußorgan des Speichergasräumes (9) dient, wodurch die hydraulischen Heber drucklos eingebaut werden können.
9. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsdruck im Speichergasraum (9) vor dem Einbau so groß ist, daß er nach dem Anschließen der drucklosen Federgasräume (15; 25) höher ist als der geforderte Mindestdruck.
10. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (6) als Trennkolbenspeicher ausgebildet ist.
11. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9/ dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (26) als Membranspeicher ausgebildet ist, wobei der Speichergasraum (29) durch eine Membrane (28) von dem Fltissigkeitsraum (27) getrennt ist.
12. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und 10 oder 11,

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dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines großen Trennspeichers mehrere kleinere Speicher eingebaut sind.

13. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennorgan (8; 28) des Trennspeichers (6; 26) in seiner Bewegung begrenzt ist und je nach Endlage die Oasleitung (12) oder die Fluidleltung (5) absperrt.

14. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennorgan (8; 28) zugleich als Mindestdruckventil arbeitet.

15. Hochdruckgasfederungssystem nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennorgan (8; 28) zugleich als Überdruckschütz für die hydraulischen Heber (14; 24) dient.

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