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DE9001053U1 - Hydropneumatische Federung - Google Patents

Hydropneumatische Federung

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DE9001053U1
DE9001053U1 DE9001053U DE9001053U DE9001053U1 DE 9001053 U1 DE9001053 U1 DE 9001053U1 DE 9001053 U DE9001053 U DE 9001053U DE 9001053 U DE9001053 U DE 9001053U DE 9001053 U1 DE9001053 U1 DE 9001053U1
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DE
Germany
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pressure gas
gas chamber
pressure
gas
low
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DE9001053U
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Description

Einschreiben an das Uwe Beinhauer
Deutsche Patentamt Am Seeberg 12a
Zweibrückenstraße 12 6380 Bad Homburg
8000 München 2 26.01.1990
Hydropneanatische Federung
Es sind verschiedene Systeme vcn laiu^reajgfexlerungen bekannt, bei denen Gaspolster alleine oder zusammen ndt aadsran. Fuiarelementsn die i\b£ederung des Fahrzeugs bewirken. Die vorließ jde Erfindung fapaieht sich auf den Stand der Technik 3er Fahrzeugfedreungen wr^ faßt, die Gaspolster ;*usanmen mit Hydraulischen Systemen zur Ubertrsgisss der itetierkraf: and fffcoßdanfxfiinc benutzen, sogenannte Hydropneumatic: s Federungen (Quelxe: Reinpsll, Jörnsen, Fahrwerkstechnik: Radaufhängungen, Vogel-Verlag, würzburg^ 1988.)
Diß bekannten Fahrzeugfederungsjs c;! c Art haben erhebliche Nachteile. Diese bestehen darin, daß durch mehrmaliges heftiges Arbeiten der Fedemig ir^ierhalb kurzer Zeit, z.B. bei schnellem Fahren auf schlechter Fahrb^'m, es durch das mehrmalige Zusammendrücken des Gases innerhalb kurzer Zeit zu einer Erhöhung der !temperatur des Gases kommt.
Die Temperaturerhöhung des Gases wird ebenfalls dadurch gefolgert, daß bei der Schwingungsdämpfung der Federungsbewegung Im Hydraulischen System der Hydropneumatischen Federung Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird, wodurch sich das Hydraulik-Öl erwärmt. Dadurch wird das Ableiten überschüssiger Wärme von Gaspolster weg durch das Hydraulik-Öl behindert, da die übertragene Wärmemenge bei geringem Temperaturgefälle klein ist; ganz abgesehen davon, daß die Veränderung der Viskosität des Hydraulik-Öls bei Temperatur-Erhöhung die Schwingungsdämpfung verschlechtert.
Durch das Erwärmen des Gases in der Hydropneumatischen Federung wird dessen Druck erhöht, so daß es zu einer Verhärtung der Federung kommt.
Da das Volumen des Gases in der Hydropneumatischen Federung, das benötigt wird, um das Fahrzeuggewicht zu tragen, zu groß ist, um in der kurzen Zeitspanne des Federungsvorgangs wirkungsvoll verändert werden zu können, ist es sehr schwierig, den Druck des Gasrs in der
Hydropneumatischen Federung während des Fedems, z.B. durch das Einlassen von Druckluft, den Anforderungen anzupassen.
1 Zur Verneidung der Nachteile des oben erwähnten Stands der Tech-
I iiik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine Hydro-
\ pneumatische Federung so zu gestalten, daß die durch heftiges Arbeiten
% verursachte Er^tirß?/fng des Gases -:d c14-* dadurch verursachte Verhärtung
j der Federung reduziert wird, dab u^e übermäßige Erwännung des Hydrau-
I lik-öls reduziert wird; und daß es möglich ist, den Druck des Gases
4 schnell zu verändern.
I Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Volumen des Gar.^s aufgeteilt
&rgr; wird auf einen IfochdruckKSasraum (13) und einen Niederdruck-Gasraum (9),
[ welche durch eine Zusatzmembrane (12), die von einer mit Öffnungen (11a)
1 versehenen Menfaranstütze (11) gegen den Niederdruck-Gasraum (9) abge-
% stützt wird, voneinander getrennt sind.
t Federt das Fahrzeug ein, so wird ein Kolben (4) in einem 1?ederbein-
;' Grundkörper (1) nach oben bewegt. Dabei wird Hydraulik-Öl (6) vom Vo-
5 lumen einer Kolbenstange (4c) verdrängt. Die Kolbenstange (4c) ist im
P Inneren hohl und zum Teil mit einer Kühlflüssigkeit (5), z.B. Wasser mit
&igr;; einem Frostschutzmittel, gefüllt. Durch das Auf- und Abbewegen des KoI-
■| bens (4) mit der Kolbenstange (4c) während des Fedems wird die Kühl-
: flüssigkeit (5) im Inneren der Kolbenstange (4c) auf und ab geschleu-
I dert, wobei sie Im oberen Teil der Kolbenstange (4c) über deren Wandung Wärme vom Hydraulik-Öl (6) aufnimmt und im unteren Teil der KoI-
■ benstange (4c), der im Fahrtwind liegt, diese Wärme über die Wandung ''- der Kolbenstange (4c) an den Fahrtwind abgibt.
■ Das von der Kolbenstange (4c) verdrängte Hydraulik-Öl (6) wird durch
\ ein Dnickstufen-Stoßdämpferventil (7) gegen eine Trennmembrane (8) gedrückt und drückt diese gegen das Gaspolster im Niederdruck-Gasraum (9). Erreicht der Druck des Gases im Niederdruck-Gasraum (9) den gleichen Wert wie der Druck des Gases im Hochuruck-Gasraum (13), so druckt das Gas Im Niederdruck-Gasraum (9) die Zusatzmentorane (12) von der Membranstütze (11) weg gegen das Gas Im Hochdruck-Gasraum (13), so daß dieses mit zusammengedrückt wird und die Volumen von Niederdruck-Gasraum (9) und Hochdruck-Gasraum (13) insgesamt als Federelement wirken. Dies ist besonders aus Figur 3 ersichtlich.
Die f-iumbrar.stutv.e (11) ist am Rande kreisel mj/j und zur Innenwand eines Deckels (I4) des Kochdruck-Casraums (13) hin konvex ausgebildet und weist in der Mitte eine zur Innenwand rU"-. Deckels (14) hin konkav ausgebildete Mulde (11b) auf. Die Membranstütze (11) v.ieist auf der ganzen Oberflache öffnungen (11a) auf. Durch diese öffnungen (11a) kann das Gas im Niederdruck-Gasraum (9) gegen die Zusatzmembrane (12) strömen und diese bei entsprechendem Druckanstieg von der Membranstütze (11) wegdrücken, wie in Figur 3 dargestellt ist. Die Form der Membranstütze (11) bewirkt, daß die Zusatzmembrane (12) bei entsprechendem Druckanstieg zunächst im Bereich der konkaven Mulde (11b) von der Membranstütze (11) abgehoben wird, wie Abbildung 12a in Figur 3 zeigt. Bei weiterem Druckanstieg wird die Zusatzmembrane (12) immer weiter zum Rand hin von der Membranstütze (11) abgehoben, wie Abbildung 12b in Figur 3 zeigt.
Federt das Fahrzeug wieder aus, so dehnt: sich das Gas Lm Hochdruck-Gasraum (13) und im Niederdruck-Gasraum (9) wieder aus, bis die Zusatzmembrane (12) vom Gas des Hochdruck-Casraums (13) gecen die Membranstütze (11) gedrückt wird. Wenn die Zusatzmembrane (12) an der Membranstütze (11) anliegt, kann sich das Gas im Hochdruck-Gasraum (13) nicht weiter ausdehnen, so daß von da an nur noch das Gas im Niederdruck-Gasraum (9) sich weiter ausdehnen kann. Auf diese Art und Weise bleibt die Druckdifferenz zwischen Hcchdruck-Gasraum (13) und Niederdruck-Gasraum (9) im Kuhezustend und bei seichter Beanspruchung erhalten.
Beim Ausdehnen des Gases wird die Trennmembrane (8) von diesem nach unten gegen das Kydraulik-cl (6) gedrückt, wodurch dieses durch das Druckstufen-Stoßdämpferventil (7) hindurch gegen den Kolben (4) gedrückt wird. Dieser wird dadurch nach unten in seine Ausgangslage gedrückt, T„*±ei das sich zwischen dem Kolben (4) und dem Boden (3) des Federelements befindende Eydraulik-Öl (6) durch die Zugstufen-Stoßdäinpferventile (4b) im Kolben (4) strömt.
Ein Anschluß für Hydraulik-Zusatzleitungen (1a) ermöglicht den Anschluß anderer Hydraulischer Bauteile, wie z.B. Druckölpumpen, oder die Kombination von mehreren Federelementen zu einem gemeinsamen Feöerungssystem.
füfrung, bei der der Druck im BDchdruck-Gasraisn (13)
während der Fahrt variiert werden soll, wie sie Figur 4 zeigt, wird ai.stelle eines HochdniH -GnseinfUliventils (14a) im Deckel (14) des Hochdruck-Gasraums (13) ein Durchfluß-Regelventil (20) eingesetzt. An diesem Durchfluß-RegelvenLil (20) sind eine Druckluftleitung (21), die zu einem Kompressor (21a) oder zu einem Druckluftbehälter führt, und eine Ablaß-Leitung (22) angeschlossen.
An der Kolbenstange (4c) oder an einem anderen Teil des Fahrwerks ist ein Beschleunigungs-Mteßwertgeber (15) angebracht, der mittels eines Meßkatyls (16) mit einem Rechner (17) verbunden ist. Dieser Rechner (17) verfügt über Zusatz-Anschlüsse (18), über die bei Bedarf
nigung oder Fahrzeugneigung eingegeben werden können. Der Rechner (17) steuert mittels eines festen oder variierbaren Programs über ein Steuerkabel (19) das Durchfluß-Regelventil (20) im Deckel (14) des Kochdruck-Gasraums (13), welches durch öffnen der Druckluftleitung (21) den Druck im Hochdruck-Gasraum (13) erhöhen und durch öffnen der £hlaß-Leitung (22) wieder senken kann.
Die erzielten Vorteile liegen darin, daß
- bei hoher Belastung das Volumen des arbeitenden Gaspolsters um das Volumen des Hochdruck-Gasraums (13) erhöht wird, wodurch die Temperatur-Erhöhung des Gases bei hoher Belastung und somit die dadurch verursachte Verhärtung der Federung reduziert wird,
- &ngr;,-öhrend des Federns die Kühlflüssigkeit (5) im Inneren der hohlen Kolbenstange (4c) Wärme vom Hydraulik-Öl (6) abführt und an den Fahrtwind abgibt, wodurch die Temperaturbelastung der Hydropneumatischen Federung durch die bei der Stoßdämpfung erzeugte Wärme reduziert wird,
- durch das Verringern des zu verändernden Volumens auf das des Hochdruck-Gasraums (13) reagiert das Gaspolster der Hydropneumatischen Federung schneller auf Verändern des Drucks, so daß die Hydropneumatische Federung schnell an unterschiedliche Belastungen angepaßt werden kann.
Es sind mehrere Ausführungen gemäß der Erfindung möglich. Vier Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Figur 1: Schnitt durch ein Federelement mit oben angeordneten Gasräumen in Ausgangsstellung
Figur 2: Explosionszeichnung eines Federelements mit oben angeordneten Gasräumen
Figur 3: Schnitt durch ein Federelement mit oben angeordneten Gasräumen in gan2: eingefederter Stellung ,mit Funktionsstellungen der Zusatzmeniljrane (12)
Figur 4: Federelement nut oben angeordneten Gasräumen mit elektronisch gesteuerter Regelung des Drucks im Hbchdruck-Gasraum (13)
Figur 5: Schnitt durch ein Federelement mit seitlich angeordneten Gasräumen in Ausgangsstellung
Figur 6: Schnitt durch ein Federelement mit räumlich getrennt angeordneten Gasreiumen in Ausgangsstellung.
Aufstellung der BezugszeK'hen
1 Federbein-Grundkörper 23 !!ydraulik-V^rbin-1a Anschluß für Hydraulik- Zusatzleitung dungsleitung
2 Verschlußschraube 24 Hydraulik-Topf
3 Boden 25 Längsachse
4 Kolben
4a Kolbenring 4b Zugstufen-Stoßdärapferventil 4c Kolbenstange 4d Verschluß zum Einfüllen von Kühlflüssigkeit
5 Kühlflüssigkeit
6 Hydraulik-Öl
7 Druckstufen-Stoßdämpferventil
8 Trennmembrane
9 Niederdruck-Gasraum
Niederdruck-Gasraum-Wand 10a Niederdruck-Gaseinfüllventil Membranstütze 11a Öffnungen 11b Mulde Zusatzmembrane
12a Funktionsstellung der Zusatzmembrane zu Beginn des entsprechenden Druckanstiegs 12b Funktionsstellung der Zusatzmembrane bei wsiterem Druckanstieg Hochdruck-Gasraum Deckel
14a Hochdruck-Gaseinfüllventil Beschleunigungs-Meßwertgeber Meßkabel 16a Beweglicher Teil des Meßkabels Rechner Zusatz-Anschlüsse Steuerkabel Durchfluß-Regelventil Druckluftleitung 21&agr; Kompressor SKI =fi_T/->-;-»-.T^~

Claims (2)

Uwe Beinhauer ^ Am Seeberg 12a 'i[ 6380 Bad Hariburg 26.01.1990 Schutzansprüche
1. Hydropneumatische Federung für Fahrzeuge, mit einem Gaspolster und einem mit diesem zusammenarbeitendem Hydraulik-System, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- Ein Hcchdruck-Gasraum (13) ist von einem Niederdruck-Gasraum (9) durch eine Zusatzmembrane (12) getrennt, die auf einer mit öffnungen (11a) versehenen Msmbranstütze (11) gegen den Niederdruck-Gasraum (9) abgestützt ist und in der Ausgangsstellung an dieser Mambranstütze (11) anliegt.
- Ein Rechner (17) ist funktionsmäßig mit einem Beschleunigungs-ffeßwartgeber (15) verbunden und mit einem Durchfluß-Regelventil (20), das seinerseits mittels einer Druckluftleitung (21) mit einem Kompressor (21a) oder einem Druckluftbehälter und mit einer Ablaß-Leitung (22) verbunden ist, verbunden, wobei der Rechner (17) das Durchfluß-Regelventil (20) entsprechend einem festen oder variablen Programm betätigt.
2. Hydropneumatische Federung für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
- Eine Kolbenstange (4c) hohl ausgeführt ist und in ihrem Inneren zum !teil mit einer Kühlflüssigkeit (5) gefüllt ist.
DE9001053U 1990-01-31 1990-01-31 Hydropneumatische Federung Expired - Lifetime DE9001053U1 (de)

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