DE1530740A1

DE1530740A1 - Hydropneumatische Federung mit einem Druckbegrenzer fuer den Speicherraum

Info

Publication number: DE1530740A1
Application number: DE19641530740
Authority: DE
Inventors: Woessner Dipl-Ing Felix
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1964-03-25
Filing date: 1964-03-25
Publication date: 1969-06-12
Also published as: GB1044102A; FR1432040A

Description

ichtel & Saohs AO, Schweinfurt/liain a C O Π 7 / η

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Hydropneumatische Federung mit einem Druckbegrenzer für den Spei-

cherraum

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Federung mit einem Druckbegrenzer für den Speicherxrvim und selbsttätiger Niveauregelung. Diese Federung umfaßt außer dem Speicherraum einen Feder- und einen mit einer beweglichen Trennwand zur Anpassung an das veränderte Volumen bei Flüssigkeitszufuhr bzw. Entnahme versehenen Vorratsraum, die alle eine Flüssigkeitsfüllung enthalten und von denen mindestens Feder-und Speicherraum un- ™ ter dauernder Druckvorspannung durch ein Gaspolster stehen. Der Druck im Speicherraum ist dabei immer mindestens so groß wie der Druck im Federraum, wodurch eine Regelung ohne zeitliche Verzögerung erzielt wird. Feder- und Speicherraum sind über Steuermittel verbindbar, die auf eine Verkleinerung des Federraumes ansprechen, während zwischen Feder- und Vorratsraum Steuermittel vorgesehen sind, die bei Vergrößerung des Federraumes eine Verbindung zwischen diesen Räumen herstellen. Zwischen dem Vorratsund Speicherraum liegt eine Pumpeinrichtung, die durch die Abfederungsbewegungen Flüssigkeit in den Speicherraum fördert.

Bei derartigen hydrcpneumatischen Federungen ist es bekannt, zur Druckbegrenzung im Speicherraum einen abgefederten Pumpenkolben oder Überdruck- ( ventile zu verwenden. Aufgrund ihrer Bauform bedingen diese Anordnungen aber einen zusätzlichen Aufwand.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine besonders einfache hydropneumatische Federung zu schaffen, bei der der durch die Einrichtung zur Druckbegrenzung im Speicherraum bedingte Aufwand gering ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Erfindung in der Weise, daß der Druckbegrenzer von einer innerhalb des Vorratsraumes angeordneten Anschlagfläche für die bewegliche Trennwand gebildet wird. Erfindungsgemäß erfolgt also die Begrenzung des Druckanstieges im Speicherraum durch die Festlegung des dem Vorratsraum maxiirnl entnehmbaren Flüssigkeitsvolumens..

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Kommt nämlich die beweglich©/ Trennwand, im Vorratsraum an die Ansohlagflä- - ehe zur Anlage, so tritt beim Saughub in der Fumpeinriohtung eine Unterdruokbildung auf, es wird jedoch keine Flüssigkeit aus dem Vorratsraum nachgesaugt. Beim nachfolgenden Druckhub wird nur der Unterdruck abgebaut und eine Flütesigkeitsförderung in den Speicherraum unterbleibt. Ba es sich gezeigt hat, daß es zweckmäßig ist, auch im Vorratsraum eine bewegliche Trennwand anzuordnen, ist als einzige zusätzliche Maßnahme für die Druckbegrenzung eine Anschlagfläche im Vorratsraum vorzusehen, Somit ist der erforderliche Bauaufwand sehr gering.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung ist es möglich, die erfindungsgemäße Anschlagfläche sowohl bei einer Trennwand anzuwenden, die als verschiebbarer Trennkolben ausgebildet ist, als auoh bei einer Trennwand in Form eines Balges oder einer Membran. Im ersten Fall ^:at es besonders vorteilhaft, die Anschlagfläche als in die Wand dee Vorratsraumee eingelassenen Federring oder als Abstandshülse auszuführen. Ist die bewegliche Trennwand im Vorratsraum ein Balg oder eine Membran, so kann als Aneohlagfläche eine mit öffnungen versehene Stützwand vorgesehen werden*

In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

5¹Ig, 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Federungsausführung mit einem Trennkolben im Vorratsraum.

Fig. 2 stellt einen Teillängsschnitt duroh eine Ausführung mit einem BaIj(J im Vorrateraum dar.

C?mäß Fig. 1 besteht die hydropneumatisch« Federung aus einem Arbeitszylinder 1, in welchem äer Dinieren Lalkolben 2 verschiebbar igt. Der Vorrats-ν ium 16 wird gegenüber dem Dämpfungeraum 15 mittels einer Hoohdruckdichtt.ng 3 abgedichtet, die duroh einen Abschlußdeckel 4 gehalten wird. Wach außen ist der Austritt des Differei-fciuLkolbens 2 duroh eine weitere Dichtung 5 abgeschlossen. Der Federbalg 10, der den flüssigkeitsgefüllten Federraum 6 von dem Gaspolster 29 des Federraumes trennt, wird vom Arbeitszylinder 1 und vom Pumpenkörper 7 gehalten. Die Einspannung des Federballes 10 zwieohen Behälter,12 und Arbeitszylinder 1 bzw. Pumpenkörper 7 sorgt für die Abdichtung des Federraumes 6. Der Trennbalg 8, der den flüssig-

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keitsgefüllten Speicherraum 9 von dem Gaspolster 13 dieses Speicherraumes trennt, ist ebenfalls zwischen Behälter 12 und Pumpenkörper 7 eingespannt. Damit ist auch der Speicherraum 9 abgedichtet. Der Differentialkolben 2 trägt den Pumpenkolben I4, der mit seinem inneren Ende im Pumpenkörper 7 verschiebbar geführt ist. Der flüssigkeitsgefüllte Vorratsraum 16 wird durch die als Trennkolben 34 ausgebildete bewegliche Trennwand gegen das Gaspolster 30 begrenzt. Innerhalb des Vorratsraumes 16 ist als Anschlagflache für den Trennkolben 34 der Federring 33 angeordnet. Er ist dabei in eine Nut des Behälters 12 eingelassen. Zur Füllung der Gaspolster 13. °9 und 30 sind Rückschlagventile 11, 17 und 31 vorgesehen. Die aus dem Pumpenkörper 7 und dem Pumpenkolben 14 bestehende Pumpeinrichtung ist über ein Druckventil 25 an den Speicherraum 9 und über ein Saugventil 27 und ein Rohr 28 an den Vorratsraum 16 angeschlossen. Der Federraum 6 und der ™ Arbeitsraum 18 stehen über die Bohrungen I9 dauernd miteinander in Verbindung, so daß sie einen einheitlichen Flüssigkeitsraum bilden. Die Steuermittel zwischen Federraum 6 und Speicherraum 9» die auf eine Verkleinerung des Federraumes 6, d. h. des Arbeitsraumes 18 durch Einfahren der. Differentialkolbens 2 ansprechen, bestehen aus der Feder 22, dem Stift 2$ und dem Rückschlagventil 24, das durch den an der Feder 22 zur Anlage kümmenden Differectialkolben geöffnet wird. Die Steuermittel zwischen Federraum 6 und Vorratsraum 16 bestehen aus den Bohrungen 21 und ήβη Öffnungen 32, durch die beim Oberfahren der Hochdruckdichtung 3 durch die Bohrung 21 und damit bei einer Vergrößerung des Federraumes Flüssigkeit in den Vorratsraum 16 abströmen kann.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der in der Fig, 1 dargestellten Federung beschrieben.

Die Federung ist beispielsweise zwischen der Radachse und dem Fahrgestell eines Kraftwagens angeordnet. Wird durch Überfahren eines Hindernisses auf den Differentialkolben 2 ein Stoß übertragen, so wird der Differer ialkolben 2 in den Arbeitszylinder 1 hineingeschoben. Dabei strömt Flüssigkeit vom Arbeitsraum 18 über die Bohrungen 19 in den Federraum 6 und erzeugt in dem durch den Federbalg 10 abgeschlossenen Gaspolster 29 einen Druckanstieg. Wird der Differertialkolben 2 wieder entlastet, so drückt das hochgespannte Gaspolster 29 die Flüssigkeit vom Federraum 6 in den Arbeittraum 18 zurück, wobei der Pifferertialkolben wieder nach außen verschoben wird. Eb erfolgt also eine Abfederung der auftretenden Fahrbahn-

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stoße.

Ein Teil der bei der Einwärtsbewegung des Differentialkolbens 2 verdrängten Flüssigkeit strömt über mehrere Bohrungen 20 und 21 in den Dämpfungsraum 15, wodurch die Federung auch als Schwingungsbremse dient. Beim Aus- ' wärtshub des Differentialkolbens. 2 werden durch einen ausgesparten Ring 39 mehrere Bohrungen 20 verschlossen, was eine größere Dämpfung bei der Zugbewegung ergibt.

Wird infolge einer Belastungeerhöhung der Differentialkolben 2 so weit in den Arbeitszylinder 1 eingeschoben, daß er die Feder 22 erreicht und zusammendrückt, so wird infolge der Öffnung des Rückschlagventil" ?Λ über ψ den Stift 23 Flüssigkeit aus dem Speicherraum 9 in den Arbeitsraum 18 und damit den Federraum 6 fließen. Die Verbindung bleibt so lange geöffnet, bis der Differentialkolben 2 durch den Druckanstieg im Arbeitsraum 18 und Federraum 6 sich auswärts bewegt und von der Feder 22 abhebt.

Wird der Differentialkolben 2 so weit entlastet, daß die Bohrung 21 die Hochdruckdichtung 3 überfährt, so wird über diese Bohrung und die Öffnungen '2 eine direkte Verbindung zwischen Federraum 6 und Vorratsraum 16 geschaffen. Da im Vorratsraum 16 ein geringerer Druck herrscht als im Federraum 6, strömt Flüssigkeit in den Vorratsraum zurück. Duroh die Verringerung der FlÜBsigkeitsmenge im Federraum 6 und Arbeitsraum 18 sinkt der Differentialkolben 2 wieder ab. Die FlüssigkeJtsabfuhr erfolgt so lange, . bis die Bohrungen 21 die Hochdruckdichtung 3 in umgekehrter Richtung überfahren und ihre Mündungen in den Dämpfungsraum 15 gelangen,

Die Steuermittel zwischen Speioherraum 9 und Federraum 6 bzw. Vorratsraum

16 und Federraum 6 dienen also wie beschreiben zur Aufrechterhaltung einer

bestimmten Mittellage des Mfferentialkolbens 2 und damit zur Niveauregelung der Federung,

Dem Speicherraum 9, dem beim öffnen des Rückschlagventils 24 Flüssigkeit entnommen wird, muß zur Aufrechterhaltung der Funktion auch Flüssigkeit zugeführt werden. Dies besorgt die Pump einrichtung. Der Pumpkolben 14' ist atu Differentialkolben 2 befestigt und macht die hin- und hergehenden Bewegungen dieees Kolbens mit. Bei einer Abwärtsbewegung des Pumpkolbens 14 wird

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Flüssigkeit über ein Saugventil 27» eine Bohrung 26 und ein Bohr 28 aus , dem Vorratsraum 16 angesaugt. Bei der Einwärtebewegung des Pumpkolbens 14 wird die angesaugte Fluss ig'keitemenge über ein Rückschlagventil 25 in den Speicherraum 9 geschoben« Die Pumpwirkung findet ihr Ende, wenn aus dem Vorratsraum 16 so viel Flüssigkeit entnommen wurde, daß der Trennkolben • 34 an dem Federring 33 zur Anlage kommt. Der Druck im Speicherraum 9 kann also infolge der Begrenzung der Flüssigkeitszufuhr einen bestimmten Wert nicht übersteigen. Nachdem der Trennkolben 34 an dem Federring 33 zur Anlage gekommen ist, wird in der Pumpeinrichtung lediglich abwechselnd 6in Unterdruck erzeugt und wieder abgebaut, was aber keinerlei nachteilige Auswirkungen auf die Funktion der Federung hat. Eine Flüssigkeitsfederung findet, wie schon ausgeführt, nicht statt. Sobald der Trennkolben 34 durch· Flüssigkeitszufuhr in den Vorratsraum 16 über die Bohrungen 21 u Ό die Öffnungen 32 wieder vom Federring 33 abhebt setzt die Flüssigkeitsförderung durch die Pumpeinrichtung wieder ein.

Die Federung gemäß Fig. 2 zeigt im Prinzip den gleichen Aufbau wie die in der Fi. - 1 dargestellte. Lediglich ist zur Trennung des Vorratsraumes '6 vom Gaspolster 30 statt des Trennkolbens ein Balg 37 vorgesehen. Dieser kann wie dargestellt mit dem Federball 36 aus einem Stück bestehen. AIa Anschlagfläche dient hier die Stützwand 35» die mit öffnungen 38 für den Flüssigkeitsdurchtri+.t versehen ist. Wird duroh die Pump einrichtung über das Bohr 28 so viel Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 16 entnommen, daß der BaLg 57 an der Stützfläche 35 zur Anlage kommt, so hört auch hier die Flüssigkeitsförderung durch die Purapeinrichtung auf» Der Eückfluß aus dem Arbeitsraum 18 und damit dem Federraum 6 erfolgt bei dieser Ausführung direkt Ober die Bohrungen 21, sobald der Differen '.alkolben 2 in die entsprechende Stellung gelangt ist. Im übrigen entspricht die in Fig. 2 dargßnfc-eiLte Ausführungsform in Aufbau und Wirkungsweise der "Federung nuoh Pig.. 1.

Die Srfiridun^ beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbei spiele, sondern kann konstruktiv weitgehend abgewandelt werden. So ist en z, y. aich ohneweiteres möglich , statt des Federrin^os 33 in der Fi£ * einr- />bst;indshülse oder einen Absatz in der Wand des Behälters 12 vorzu- · sehen.

17. i. 1964 909824/0826 ^;

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Claims

Patentansprüche λ γ ο η π ι η

[ 1.)Hydropneumatisch^ Federung wit einem Druckbegrenzer* für den Speicherraum und selbsttätiger Niveauregelung, die außer dem Speicherraum einen Feder- und einen mit einer beweglichen Trennwand zur Anpassung an das veränderte Volumen bei Flüssigkeitszufuhr bzw. Entnahme versehenen Vorrataraum umfaßt, die alle eine Flüssigkeitsfüllung enthalten und von denen mindestens Feder- und Speicherraum unter dauernder Druckvorspannung durch ein Gaspolster stehen, derart, daß der Druck im Speicherraura mindestens eben so groß ist wie der Druck im Federraum, wobei'Peder- und Speicherraum über Steuermittel verbindbar sind, die auf eine Verkleinerung des Federraumes ansprechen, zwischen Feder- und Vorratsraum Steuermittel vorgesehen sind, die bei Vergrößerung des Fe.'°rrauines eine Verbindung zwischen diesen Räumen herstellen und eine Pumpeinrichtung zwischen Vorrats- und Speicherraum liegt, die durch die Abfederungsbewegungen Flüssigkeit in den Speicherraum fördert, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbegrenzer von *>iner innerhalb des Vorrats raurnes (¹6) angeordneten Ansohlagflache (31 '·5') für die bewegliche Trennwand (34» 37) gebildet wird.

2. Hydropneumatische Federung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand im Vorratsraum (16) in an sich bekannter Weise als versohiebbarer Trennkolben (34) ausgebildet und ale Ansohlagfläche ein in den Behälter (12) des Vorratsraumes (16) eingelassener Federring (33) vorgesehen 1st.

'i. Hydropne.umatisehe Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Federringes (33) eine Abstaridahülse vorhanden ist.

4. hydropneumatisohe Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ala bewegliche Trennwand im Vorratsraum (16) in an sich bekannter Weise ein Balg (37) dient und als Anschlagfläche eine mit öffnungen (38) versehene Stützwand (35) für den Balg (37) vorgesehen ist.

17. 3. 1964

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