DE1064356B - Hydropneumatic suspension for vehicles or the like. - Google Patents
Hydropneumatic suspension for vehicles or the like.Info
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Description
Hydropneumatische Abfederung für Fahrzeuge od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Abfederung für Fahrzeuge od. dgl., die aus einem Arbeitszylinder und einem darin verschiebbaren Kolben besteht, der über im Zylinder befindliche Arbeitsflüssigkeit unter der Wirkung eines ebenfalls im Arbeitszylinder eingeschlossenen, die Fahrzeuglast tragenden Druckgases steht, wobei der Arbeitszylinder mit einer Einlaß- und einer durch den Kolben gesteuerten Auslaßöffnung für die Arbeitsflüssigkeit versehen ist, um auf diese Weise durch Zu- oder Ableiten von Arbeitsflüssigkeit den Kolben in einer mittleren, von der Fahrzeuglast uniabhängigen Arbeitslage zu halten.Hydropneumatic suspension for vehicles or the like. The invention refers to a hydropneumatic suspension for vehicles or the like a working cylinder and a piston displaceable therein, which is about in Working fluid located in the cylinder under the effect of a likewise in the working cylinder enclosed, the vehicle load-bearing compressed gas is, the working cylinder with an inlet port and an outlet port controlled by the piston for the working fluid is provided to in this way by supplying or discharging working fluid the piston in a middle working position, which is independent of the vehicle load keep.
Bei den bekannten hydropneumatischen Abfederungen obiger Art steuert der Arbeitskolben lediglich die Auslaßöffnung für die Arbeitsflüssigkeit. Demzufolge muß im normalen Betriebszustand der Abfederung ein ständiger Flüssigkeitsumlauf im Arbeitszylinder sowie in der Zu- und Abflußleitung aufrechterhalten werden. Hierzu dient eine zwischen die F lüssigkeitsab- und -zuleitung geschaltete Förderpumpe. Nachteilig ist dabei ferner, daß der Arbeitskolben ausschließlich zum Übertragen der Fahrzeuglast dient, da bei der vorbekannten Abfederung eine Dämpfungswirkung allein durch Drosseln des Flüssigkeitsumlaufes in dem vorerwähnten Leitungssystem hervorgerufen wird. Darüber hinaus kann bei der bekannten Abfederung auch keine proportionale bzw. gleichmäßige Dämpfungswirkung auftreten, da beim Überfahren der Flüssigkeitsauslaßöffnung durch den Kolben eine sprunghafte Änderung der Dämpfungscharakteristik auftritt.In the known hydropneumatic suspension of the above type controls the working piston is only the outlet opening for the working fluid. As a result In the normal operating state of the cushioning, there must be a constant flow of fluid be maintained in the working cylinder as well as in the inlet and outlet line. For this A feed pump connected between the liquid discharge and supply line is used. Another disadvantage here is that the working piston is only used for transferring the vehicle load is used because the previously known suspension has a damping effect solely by throttling the liquid circulation in the aforementioned line system is caused. In addition, with the known cushioning, none can either proportional or even damping effect occur because when driving over the Liquid outlet opening through the piston an abrupt change in the damping characteristics occurs.
Die hydropneumatische Abfederung nach der Erfindung weist die obigen Mängel nicht auf. Ausgehend von der eingangs erwähnten hydropneumatischen Abfederung besteht die Erfindung darin, daß der Kolben als beidseitig von Arbeitsflüssigkeit umgebener und mit Drosselöffnungen versehener Dämpfungskolben ausgebildet ist, der in seiner mittleren Arbeitsstellung sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßöffnung für die Arbeitsflüssigkeit abdeckt, wobei die Auslaßöffnung dem Druckgasraum des Arbeitszylinders zugewandt und die Einlaßöffnung ihm abgewandt angeordnet ist. Auf diese Weise kommt man zu einer hydropneumatischen Abfederung, bei der der im Arbeitszylinder befindliche, unter der Wirkung des eingeschlossenen Druckgases stehende Kolben nicht allein nur zum Übertragen der Fahrzeuglast, sondern zugleich auch als Dämpfungselement dient und darüber hinaus in seiner mittleren Arbeitstellung sicherer gehalten wird als im Falle der vorbekannten Einrichtung. Da der Kolben nicht allein nur die Auslaßöffnung, sondern zugleich auch die Einlaßöffnung steuert, werden in der mittleren, also normalen Arbeitsstellung des Kolbens beide Öffnungen abgedeckt, so daß ein ständiger Flüssigkeitsumlauf nicht aufrechterhalten zu werden braucht. Schließlich besitzt die hydropneumatische Abfederung nach der Erfindung auch eine wesentlich gleichmäßigere Dämpfungscharakteristik, da bei ihr der Kolben selber zusammen mit der ihn beidseitig umgebenden Arbeitsflüssigkeit die Dämpfung bewirkt, während das Flüssigkeitszu- und -ableitungssystem davon unbeeinflußt wird.The hydropneumatic suspension according to the invention has the above Defects do not appear. Based on the hydropneumatic suspension mentioned at the beginning The invention consists in the fact that the piston as on both sides of the working fluid surrounded and provided with throttle openings damping piston is formed, the in its middle working position both the inlet and the outlet opening for the working fluid, the outlet opening being the pressure gas chamber of the Working cylinder facing and the inlet opening is arranged facing away from him. on in this way you get a hydropneumatic suspension, in the case of the one in the working cylinder not located pistons under the effect of the enclosed compressed gas solely for transferring the vehicle load, but also as a damping element serves and is also held more securely in its middle working position than in the case of the previously known device. Since the piston is not only the outlet port, but at the same time the inlet opening controls are in the middle, so normal Working position of the piston both openings covered, so that a constant fluid circulation need not be maintained. Finally owns the hydropneumatic The cushioning according to the invention also has a much more uniform damping characteristic, because with her the piston itself together with the working fluid surrounding it on both sides the damping effects, while the fluid supply and discharge system is unaffected will.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Kolben an seinem Umfang vorzugsweise glatt ausgebildet derart, daß in an sich bekannter Weise eine kontinuierliche, wenn auch geringfügige Strömung der Flüssigkeit entsteht, die vom Spiel des Kolbens im Arbeitszylinder, von der Größe der Ein- und Auslaßöffnung so.,vie von der Viskosität der Arbeitsflüssigkeit abhängt, wobei der Kolben dann notwendigerweise eine Ausgleichstellung einnimmt, in der er beide Öffnungen abdeckt.According to a further feature of the invention, the piston is on his Perimeter preferably smooth so that in a known manner a continuous, albeit slight, flow of the liquid that flows from the Game of the piston in the working cylinder, from the size of the inlet and outlet openings so., Vie depends on the viscosity of the working fluid, the piston then necessarily assumes an equalization position in which it covers both openings.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Ein- und Auslaßöffnungen für die Arbeitsflüssigkeit in Düsenkörpern vorgesehen sind, die in im Arbeitszylinder befindlichen, mit der Zu- bzw. Ableitung für die Arbeitsflüssigkeit in Verbindung stehenden, radial verlaufenden Bohrungen derart beweglich gelagert sind, daß sie entweder durch den Flüssigkeitsdruck oder durch eine Feder gegen die Wand des Kolbens gedrückt werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Fig.1 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung in axialem Längschnitt und Fig. 2 eine Ansicht der Eintrittsöffnung im Zylinder für die Flüssigkeit in vergrößertem Maßstabe.Finally, it is advantageous if the inlet and outlet openings for the working fluid in nozzle bodies are provided in the working cylinder located, with the supply or discharge line for the working fluid in connection standing, radially extending bores are movably mounted in such a way that they either by the fluid pressure or by a spring against the wall of the piston be pressed. In the drawing is an embodiment of the Invention shown. 1 shows a schematic overall view of the device in axial longitudinal section and FIG. 2 is a view of the inlet opening in the cylinder for the liquid on a larger scale.
Die Abfederung besteht aus einem Zylinder 1, dessen oberer Teil das Druckgaspolster 2 bildet, welches durch eine Zwischenwand 3 abgegrenzt ist, die sich frei im Zylinder verschieben läßt, wobei eine geeignete Dichtung, wie beispielsweise der Ring 4, aus Gummi od. dgl. vorgesehen ist, um die Verbindung zwischen Gas und Flüssigkeit zu verhindern.The suspension consists of a cylinder 1, the upper part of which is the Forms compressed gas cushion 2, which is delimited by a partition 3, the can be moved freely in the cylinder, with a suitable seal, such as the ring 4, made of rubber od. The like. Is provided to the connection between gas and To prevent liquid.
Der Oberteil des Zylinders trägt eine Befestigungsvorrichtung, wie beispielsweise den Ring 23, zum Zwecke der Befestigung an einer geeigneten Stelle des Fahrzeuggestells sowie gegebenenfalls ein Ventil 5 zum Einfüllen des Gases.The top of the cylinder carries a fastening device such as for example the ring 23, for the purpose of fastening in a suitable place of the vehicle frame and, if necessary, a valve 5 for filling the gas.
Ein Anschlag 6 ist vorgesehen, um einerseits den Hub der Wand 3 und andererseits den Hub des Kolbens zu begrenzen.A stop 6 is provided, on the one hand, the stroke of the wall 3 and on the other hand to limit the stroke of the piston.
Im Zylinder ist ein am äußersten Ende einer zylindrischen Stange 8 befestigter Kolben 7 verschiebbar, welcher eine Dichtung durchquert und an der Radachse oder an einem fest mit dieser verbundenen Teil angreift. Die Querschnittsfläche S der Stange 8 sowie der zu wählende Druck P in der Kammer 2 errechnen sich bekanntlich in Abhängigkeit von der Belastung F aus folgender Gleichung F=P₧S. Die Zylinderwände weisen außerdem zwei Öffnungen 10 und 11 auf, von denen die Öffnung 10 für den Eintritt der Flüssigkeit unter Druck dient, während die andere Öffnung 11 für den Austritt der Flüssigkeit bestimmt ist. Die Zufuhr der Flüssigkeit unter Druck erfolgt mittels der Leitung 9 beispielsweise von einem Hochdruckbehälter aus, dem die Flüssigkeit durch eine vom Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe zugeführt wird. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind Behälter und Pumpe nicht dargestellt.In the cylinder there is an outermost end of a cylindrical rod 8 fixed piston 7 slidable, which passes through a seal and on the wheel axle or attacks a part that is firmly connected to it. The cross-sectional area S of the rod 8 and the pressure P to be selected in the chamber 2 are calculated as is known as a function of the load F from the following equation F = P ₧ S. The cylinder walls also have two openings 10 and 11, of which the opening 10 is for entry the liquid under pressure is used, while the other opening 11 is used for the outlet the liquid is determined. The liquid is supplied under pressure by means of the line 9, for example, from a high pressure container to which the liquid is supplied by a pump driven by the vehicle engine. For simplification the drawing does not show the tank and pump.
In dem Falle, wo eine Dichtung nicht vorhanden ist, wird das Spiel zwischen Kolben 7 und Zylinder 1 so gering wie möglich gewählt, beispielsweise etwa 0,10 mm; auch die Öffnungen 10 und 11 sind sehr klein und haben beispielsweise etwa 0,5 mm Durchmesser, um die dem System unter Druck zuzuführende Ölmenge so stark wie möglich zu beschränken. Aus demselben Grunde soll das verwendete Öl eine beträchtliche Viskosität besitzen, beispielsweise etwa 1 Poise bei 15° C.In the case where a seal is absent, the game becomes chosen between piston 7 and cylinder 1 as small as possible, for example about 0.10 mm; The openings 10 and 11 are very small and have, for example, about 0.5 mm in diameter for the amount of oil to be fed into the system under pressure as possible. For the same reason, the oil used should be a considerable one Have a viscosity, for example about 1 poise at 15 ° C.
Andererseits kann man bei einer normalen Belastung von 300 kg eine Kolbenstange von 15 cm2 Querschnittsfläche wählen und einen Druck von 20 kg/cm2 in der Kammer 2 anwenden, der 30 kg/cm2 erreichen wird, sobald die Belastung auf 450 kg steigt. Unter diesen Umständen kann der Flüssigkeitsdruck in der mit 10 bezeichneten Eintrittsöffnung etwa 40 kg/cm2 betragen.On the other hand, with a normal load of 300 kg you can do a Select a piston rod with a cross-sectional area of 15 cm2 and a pressure of 20 kg / cm2 Apply in chamber 2, which will reach 30 kg / cm2 once the load is up 450 kg increases. Under these circumstances, the fluid pressure in FIG. 10 can be used Inlet opening should be about 40 kg / cm2.
Die Austrittsöffnung 11 mündet in einen Behälter, aus welchem die Förderpumpe die Flüssigkeit in den Druckbehälter zurückführt. Die Flüssigkeit führt also einen geschlossenen Kreislauf aus.The outlet opening 11 opens into a container from which the Feed pump returns the liquid to the pressure vessel. The liquid leads thus a closed cycle.
Die beiden Öffnungen 10 und 11 haben voneinander einen Abstand d, der geringer ist als die Kolbenhöhe h, so daß der überstehende Kolbenrand bei Mittelstellung des Kolbens beträgt. Aus Gründen der Flüssigkeitseinsparung ist es vorteilhaft, diesen Rand nicht zu klein zu halten. Für einen Kolben von einer Höhe von 110 mm wird man ihn mit etwa 15 mm oder mehr bemessen.The two openings 10 and 11 are at a distance d from one another, which is less than the piston height h, so that the protruding piston edge in the middle position of the piston is. To save liquid, it is advantageous to not to keep this margin too small. For a flask with a height of 110 mm one will measure it with about 15 mm or more.
Wird der Kolben glatt ausgebildet, so kann die Dichtung am Ausgang der Öffnung 10 in der Weise ausgebildet werden, daß die Öffnung mit einer Düse gemäß Fig. 2 versehen wird. Diese Düse besteht aus einem zylindrischen Stück 13 mit der Bohrung 10, welches im Sitz 14 gleiten kann. Dieses Stück 13 ist an dem dem Zylinder 1 zugewendeten Ende 15 konisch ausgebildet oder abgerundet, wobei es die Oberfläche des Kolbens 7 berührt, während es in der Zylinderwand durch den Vorsprung 16 in der Zylinderwand abgestützt ist. Der hohe Druck der zugeführten Flüssigkeit sorgt für eine innige Berührung des abgerundeten Teiles 15 mit dem Kolben 7. Eine gleicherweise ausgebildete Vorrichtung kann an der Austrittsöffnung 11 angeordnet werden.If the piston is made smooth, the seal at the outlet the opening 10 are formed in such a way that the opening with a nozzle according to Fig. 2 is provided. This nozzle consists of a cylindrical piece 13 with the Bore 10 which can slide in the seat 14. This piece 13 is on the cylinder 1 facing end 15 is conical or rounded, it being the surface of the piston 7, while it is in the cylinder wall through the projection 16 in the cylinder wall is supported. The high pressure of the supplied liquid ensures for an intimate contact of the rounded part 15 with the piston 7. A similar one formed device can be arranged at the outlet opening 11.
Quer durch den Kolben 7 hindurch verlaufen Bohrungen 17, um den Durchgang der Flüssigkeit von der einen Seite des Zylinders zur anderen zu ermöglichen.Bores 17 run transversely through the piston 7 to the passage to allow the liquid from one side of the cylinder to the other.
Man kann auch dem Kolben an seinem oberen und unteren Rand je eine Abrundung 18 geben, um die innige Berührung des Kolbens mit der Fläche 15 der Düsen zu verbessern.You can also put one on the top and one on the bottom of the piston Rounding 18 gives the intimate contact of the piston with the surface 15 of the nozzle to improve.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn sich das Fahrzeuggestell beispielsweise unter der Wirkung einer Überlastung oder der Zentrifugalwirkung in einer Kurve gegenüber der Radachse eindrückt, so drückt sich auch der Kolben 7 im Zylinder 1 ein, bis er die Öffnung 10 freigibt. Die Flüssigkeit strömt alsdann unter hohem Druck durch diese Öffnung unterhalb des Kolbens hindurch in den Zylinder ein, und der Druck steigt auf beiden Seiten des Kolbens, die durch die Bohrungen 17 miteinander in Verbindung stehen, wodurch das gasförmige Medium verdichtet wird, während die Druckerhöhung den Kolben in seine Ursprungstellung zurückführt, wodurch wieder ein Ausgleich geschaffen wird. Wenn dagegen das Fahrzeuggestell sich von der Radachse entfernt, so bewegt sich der Kolben in umgekehrter Richtung, gibt die Öffnung 11 frei und ruft die umgekehrte Wirkung hervor. Die Flüssigkeit fließt dabei durch die Öffnung 12 hindurch in einen Behälter, welchem es durch die Förderpumpe entnommen wird.The operation of the device is as follows: When the vehicle frame for example under the effect of an overload or the centrifugal effect in presses a curve opposite the wheel axle, the piston 7 is also pressed in Cylinder 1 until it releases the opening 10. The liquid then flows under high pressure through this opening below the piston into the cylinder, and the pressure increases on both sides of the piston, which through the bores 17 with each other are in communication, whereby the gaseous medium is compressed, while the The increase in pressure returns the piston to its original position, thereby turning it on again Balance is created. If, on the other hand, the vehicle frame moves away from the wheel axle removed, the piston moves in the opposite direction, there is the opening 11 free and produces the opposite effect. The liquid flows through it the opening 12 through into a container from which it is removed by the feed pump will.
In der Ausgleichstellung des Kolbens sind Eintritts-und Austrittsöffnung gleichzeitig verdeckt. Im Falle eines Zusammendrückens des Fahrgestells ist die Zutrittsöffnung frei und die Austrittsöffnung verdeckt. Dehnt sich dagegen das Fahrgestell aus, so ist die Austrittsöffnung frei und die Zutrittsöffnung verdeckt. Mindestens eine der beiden Öffnungen ist also immer verdeckt, einerlei, welche Stellung der Kolben einnimmt.The inlet and outlet openings are in the equalization position of the piston concealed at the same time. In the event of compression of the chassis, the Access opening free and the exit opening covered. If, on the other hand, the chassis expands off, the exit opening is free and the access opening is covered. At least one of the two openings is always covered, regardless of the position of the Piston occupies.
Der Kolben kann dadurch ergänzt werden, daß die Verbindungskanäle 17 mit Ventilen od. dgl. ausgestattet und weitere Kanäle vorgesehen werden, um dadurch besondere Stoßdämpfwirkungen zu erzielen. Auf diese Weise vereint die Vorrichtung gleichzeitig die pneumatische Federwirkung durch die Kammer 2, die Korrekturwirkung bei Belastungsänderungen und die hydraulische Dämpfungswirkung.The piston can be supplemented by the connecting channels 17 od with valves. The like. Equipped and further channels are provided to thereby to achieve special shock absorption effects. In this way the device unites at the same time the pneumatic spring action through chamber 2, the corrective action in the event of changes in load and the hydraulic damping effect.
Die Art der Ausbildung der Gaskammer 2, die nur ein Ausführungsbeispiel darstellt, könnte auch durch jede andere gleichwirkende Bauart ersetzt werden. So könnte sie durch einen gegebenenfalls zylindrischen, starren Behälter mit einem vom Arbeitszylinderdurchmesser verschiedenen Durchmesser gebildet werden, wobei die Trennung der beiden Medien nicht nur durch einen dichten Kolben, sondern auch durch eine Membran oder eine nachgiebige Tasche erfolgen könnte. Diese ganze Kammer könnte auch vom Arbeitszylinder losgelöst und an irgendeiner günstigen Stelle des Fahrzeuges untergebracht werden, vorausgesetzt, daß sie dann durch eine Ölleitung mit der Arbeitskammer verbunden wird.The type of design of the gas chamber 2, which is only one embodiment represents, could also be replaced by any other design with the same effect. So could it by an optionally cylindrical, rigid container with a from the working cylinder diameter different diameters are formed, wherein the separation of the two media not only by a tight piston, but also by a Membrane or a resilient pocket could be made. This whole chamber could also be detached from the working cylinder and attached to any one favorable place of the vehicle, provided that they then is connected to the working chamber by an oil line.
Die Erfindung schließt gleichzeitig Abänderungen ein, wonach die Zufuhr nicht durch die Zylinderwand, sondern durch das Kolbeninnere oder durch ein zylindrisches Mittelstück erfolgt, welches am Zylinder befestigt ist und im Innern des Kolbens gleitet.The invention also includes modifications according to which the feed not through the cylinder wall, but through the inside of the piston or through a cylindrical one Center piece takes place, which is attached to the cylinder and inside the piston slides.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
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