DE4344207A1

DE4344207A1 - Thermal spring for vehicle suspension

Info

Publication number: DE4344207A1
Application number: DE19934344207
Authority: DE
Inventors: Hans A J Knaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-06-22

Abstract

The suspension element supplements the normal suspension spring (13) to compensate for different static loadings. The system comprises a fixed volume reservoir (2) mounted on top of a variable length element (3) to form the supplementary suspension unit. The unit is mounted between the wheel support and the chassis. A heater in the reservoir or in the variable element controls the system pressure. The fluid is a saturated, or unsaturated fluid e.g. a mixture of liquids and gasses. A simple thermal control regulates the system pressure and thereby alters the suspension support. The control is automatic in response to suspension sensors and/or by manual control from the dashboard.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermisch gesteuerte bzw. beeinflußte Zusatzfeder, insbesondere für Fahrzeuge, die innerhalb eines vorzugebenden Bereiches beladungsabhängige Radeinfederwegänderungen einer Haupttragfeder so auszugleichen vermag, daß ein bestimmter Federweg und somit infolge eine bestimmte Radstellung trotz statischer Zustandsänderungen eingehalten werden kann.The invention relates to a thermal controlled or influenced additional spring, especially for vehicles inside of a predefined area load-dependent Wheel travel changes one Main suspension spring is able to compensate that a certain travel and thus as a result a certain wheel position despite Static changes in state observed can be.

Es sind Federungssysteme bekannt, die sowohl auf pneumatischer und hydropneumatischer Basis arbeitend, physikalische Eigenschaften kompressibler und nicht kompressibler Stoffe in geeigneter Weise so nutzen, daß die hierbei erzeugten Kräfte und Drucke zur Federung dienen als auch zur Dämpfung genutzt werden. Diesen Einrichtungen ist gemeinsam, daß sie, um durch statische Laständerungen auftretende Federwegänderungen auszugleichen und zu steuern, entweder z. B. den die Federwirkung erzeugenden Gasdruck oder/und durch Volumänderungen der druckübertragenden Flüssigkeiten den jeweiligen Zustand verändern bzw. angleichen müssen, um so ein bestimmtes Niveau zu erreichen oder einzuhalten. Diese Lösungen erfordern in der Regel Zusatzeinrichtungen für erforderliche und gewollte Ausgleichsvorgänge. Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei denen pneumatische Federkräfte thermisch so gesteuert werden, daß statische Laständerungen ausgeglichen werden können. Hierbei erfolgen Druckänderungen durch Temperaturänderungen. Auch sind Federsteuerungen durch pneumatische Federvorspannung bekannt, wobei die Vorspannkraft über eine Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgt, worin mittels Unterdruck, erzeugt über die Ansaugvorrichtung eines luftatmenden Triebwerkes, die benötigte Federvorspannkraft erzeugt wird.Suspension systems are known which are both pneumatic and hydropneumatic Base working, physical Properties more compressible and suitable incompressible materials Use way so that the generated here Forces and pressures are used for suspension as well as for damping. These facilities have in common that them to by static load changes compensate for changes in travel and control either z. B. the the gas pressure generating the spring action or / and by changes in volume of the pressure transmitting Liquids the respective Change or adjust condition need to get to a certain level reach or adhere. These solutions usually require additional equipment for required and wanted Compensation operations. Farther solutions are known in which pneumatic Spring forces thermally controlled in this way that static load changes can be compensated. Here pressure changes occur through Temperature changes. Also are spring controls known by pneumatic spring preload, the biasing force via a piston-cylinder arrangement takes place, in which by means of negative pressure, generated via the intake device of an air breathing Engine, the required spring preload is produced.

Aufgabe dieser Erfindung ist, eine Zusatzfeder für Fahrzeuge verfügbar zu machen, wodurch statische Laständerungen zu keinen Federwegänderungen der Haupttragfeder führen, somit eine bestimmte Rad- bzw. Achsstellung eingehalten wird und wobei Zusatzfederkräfte ohne Verwendung zusätzlicher Aggregate erzeugt werden.The object of this invention is an additional spring to make available for vehicles, thereby static load changes to no changes in travel the main suspension spring, thus a certain Wheel or axle position is maintained and wherein additional spring forces without the use of additional Aggregates are generated.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 bis 5 so gelöst, daß der, mit einem hierzu geeigneten ungesättigten oder gesättigten Dampf bzw. verdampfbaren Flüssigkeiten und trägen Gas versehene Einrichtung 1, bestehend aus Gefäß 2 und Gehäuse 3, wobei Gehäuse 3 mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, Energie zu- oder durch Abgabe an die Umgebung Energie abgeführt wird. Das in Richtung der Federwirkung der Haupttragfeder längenvariable Gehäuse 3 ist als Zusatzfederelement ausgelegt. Die Zusatzfederwirkung ist abhängig von der Höhe des im Gehäuse 3 herrschenden Druckes. Die Steuerung des Druckes erfolgt über Temperaturänderungen oder Ausgleichvorgänge zwischen Gehäuse 3 und Gefäß 2. Zusatzfederwirkungen sind abhängig von den statischen Radlastverhältnissen. Von einer bestimmten statischen Last an wird die Zusatzfeder stufenlos zugeschaltet, um dadurch trotz der Lasterhöhung den Federweg der Haupttragfeder in bestimmten und bestimmbaren Bereichen konstant zu halten. Die Steuerung der Zusatzfeder erfolgt entweder manuell oder über eine selbständig arbeitende Einrichtung in Abhängigkeit vom Federweg.This object is achieved according to claims 1 to 5 such that the device 1 , which is provided with a suitable unsaturated or saturated vapor or evaporable liquids and inert gas, and consists of a vessel 2 and a housing 3 , housing 3 being equipped with a heating device, Energy is supplied or discharged to the environment. The housing 3, which is variable in length in the direction of the spring action of the main suspension spring, is designed as an additional spring element. The additional spring effect depends on the level of the pressure prevailing in the housing 3 . The pressure is controlled via temperature changes or compensation processes between the housing 3 and the vessel 2 . Additional spring effects depend on the static wheel load conditions. From a certain static load on, the additional spring is switched on continuously in order to keep the spring travel of the main suspension spring constant in certain and determinable ranges despite the load increase. The additional spring is controlled either manually or via an independently operating device depending on the spring travel.

Ein Zustand Z_m ist gekennzeichnet durch eine Radlast F_m, dem Federweg f_m, eine Temperatur T_m und dem Druck P_m in der Einrichtung 1. Die Temperatur T_m entspricht der Umgebungstemperatur T^u. Der Druck P^d der gesättigten oder ungesättigten Dämpfe hängt von der Temperatur T^m ab, er beträgt P_m ^d. Der Druck eingebrachter träger Gase P^g beträgt P_m ^g. Der Druck der Dämpfe ist gleich oder ungleich dem der inerten Gase. Der Gesamtdruck P_m der in Einrichtung 1 eingeschlossenen Dämpfe und Gase entspricht annähernd der Summe der Partialdrucke. Eine hierzu geeignete Steuereinrichtung sperrt bei Zustand Z_m Zu- und Abläufe 4 und 5 mit Hilfe der Ventile 10 und 11. Bei diesem Zustand liegt das Zusatzfederelement, aus einem hierzu geeigneten dichten längenvariablen Gehäuse 3 bestehend, gerade mit einem Boden 8, ohne oder mit geringer Kraftwirkung auf einem entsprechendem Widerlager, z. B. Teil 9, auf oder weist einen bestimmten Abstand dazu auf.A state Z _m is characterized by a wheel load F _m , the spring travel f _m , a temperature T _m and the pressure P _m in the device 1 . The temperature T _m corresponds to the ambient temperature T ^u . The pressure P ^{d of} the saturated or unsaturated vapors depends on the temperature T ^m , it is P _m ^d . The pressure of inert gases P ^{g introduced} is P _m ^g . The pressure of the vapors is equal to or different from that of the inert gases. The total pressure P _{m of} the vapors and gases enclosed in device 1 corresponds approximately to the sum of the partial pressures. A suitable control device blocks inlets and outlets 4 and 5 with the help of valves 10 and 11 in state Z _m . In this state, the additional spring element, consisting of a suitable, dense, variable-length housing 3 , is straight with a base 8 , without or with little force on a corresponding abutment, e.g. B. Part 9 , or has a certain distance from it.

Ein Zustand Z_n mit Z_n < Z_m ist gekennzeichnet durch eine Radlast F_n mit F_n < F_m. Der statischen Radlasterhöhung entspricht der Betrag F_n - F_m, der Federweg dem Wert f_n, mit einer Zunahme um den Betrag f_n - f_m. Erfindungsgemäß wirkt nun die Zusatzfeder 1 entgegen der Einfederrichtung der Haupttragfeder, sich in geeigneter Weise über Einrichtung 1 gegen Teil 7 über den bewegbaren Boden 8 des längenvariablen Gehäuses 3 abstützend, dabei die Tragfeder mit einer bestimmten Kraft unterstützend und entlastend, auf ein entsprechendes Widerlager 9. Die hierbei erforderliche Zusatzfederkraft F^Z entspricht betragsmäßig der der statischen Radlasterhöhung F_n - F_m. Die Zusatzfederkraft ist abhängig vom Druck P_n im Gehäuse 3 und der Fläche A des Bodens 9.A state Z _n with Z _n <Z _m is characterized by a wheel load F _n with F _n <F _m . The static wheel load increase corresponds to the amount F _n - F _m , the spring travel to the value f _n , with an increase by the amount f _n - f _m . According to the invention, the additional spring 1 now acts counter to the direction of deflection of the main suspension spring, supporting itself in a suitable manner via device 1 against part 7 via the movable base 8 of the variable-length housing 3 , thereby supporting and relieving the suspension spring with a certain force on a corresponding abutment 9 . The amount of additional spring force F ^Z required here corresponds to that of the static wheel load increase F _n - F _m . The additional spring force depends on the pressure P _n in the housing 3 and the surface A of the base 9 .

Der Druck P_n für die erforderliche Zusatzfederkraft F^z wird thermisch erzeugt, indem in dem im Gehäuse 3 mittels geeigneter Energiezufuhr eine Temperaturerhöhung von einem Wert T_m auf einen anderen T_n erfolgt. Bei dieser Zustandsänderung sei die Umgebungstemperatur T^u gleich oder kleiner der Temperatur T_m bei Zustand Z_m. Durch die Temperaturerhöhung von einem Wert T_m auf einen höheren T_n steigt der Druck der im Gehäuse 3 befindlichen und eingeschlossenen ungesättigten oder gesättigten Dämpfe auf den Wert P_n ^d, um in dieser Höhe konstant gehalten zu werden. Dieser Vorgang wird durch eine Steuereinrichtung bewirkt, indem der Heizeinrichtung Energie zugeführt wird, um eine Temperaturerhöhung und deren Erhaltung auf dem Niveau T_n zu bewerkstelligen. Dabei werden über die Steuereinrichtung ventilgesteuert Zu- und Ablauf 4 und 5 offengehalten, um sie nach Erreichung des hierzu notwendigen Druckes zu schließen. Nach Erreichung des Zustandes Z_n unterstützt die Zusatzfeder die Haupttragfeder gerade mit einer Kraft F^Z, die gerade der statischen Radlastzunahme entspricht. Der Einfederweg der Haupttragfeder beträgt nach Erreichung des Zustandes Z_n wieder f_m.The pressure P _n for the required additional spring force F ^z is generated thermally by increasing the temperature from a value T _m to another T _n in the housing 3 by means of a suitable energy supply. With this change in state, the ambient temperature T ^{u is} equal to or less than the temperature T _m in the state Z _m . As a result of the temperature increasing from a value T _m to a higher T _n , the pressure of the unsaturated or saturated vapors contained and enclosed in the housing 3 increases to the value P _n ^d in order to be kept constant at this level. This process is brought about by a control device in that energy is supplied to the heating device in order to bring about a temperature increase and its maintenance at the level T _n . Valve-controlled inlet and outlet 4 and 5 are kept open via the control device in order to close them after the pressure necessary for this has been reached. After the state Z _{n has been reached} , the additional spring supports the main suspension spring with a force F ^Z which corresponds to the static wheel load increase. The deflection of the main suspension spring is again f _m after reaching the state Z _n .

Bei Verringerung der statischen Radlast von einem Wert F_n auf einen niederen F_m, wird der Druck in Gehäuse (3) von einem Wert P_n auf einen niederen P_m reduziert, wodurch die Zusatzfederkraft entsprechend vermindert wird.When the static wheel load is reduced from a value F _n to a low F _m , the pressure in the housing ( 3 ) is reduced from a value P _n to a low P _m , whereby the additional spring force is reduced accordingly.

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u gleich oder kleiner der Temperatur T_m der Einrichtung 1 bzw. im Gehäuse 3, wird die Energiezufuhr für die Heizeinrichtung abgestellt und Zulauf 4 mittels Ventil 10 geschlossen. Dadurch kühlt Einrichtung 1 durch Wärmeabgabe ab. Ist die Umgebungstemperatur T^u wesentlich geringer als T_m, so stellt sich ein vom eingebrachten trägen Gas und vom Dampfdruck abhängiger Druck ein.Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u equal to or less than the temperature T _{m of} the device 1 or in the housing 3 , the energy supply for the heating device is switched off and inlet 4 is closed by means of valve 10 . As a result, the device 1 cools down through heat emission. If the ambient temperature T ^{u is} significantly lower than T _m , then a pressure depends on the inert gas introduced and the vapor pressure.

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u gleich oder größer der Temperatur T_n der Einrichtung (1) bzw. im Gehäuse 3 und bei gleicher Steuerung wie oben beschrieben, erfolgt eine Druckminderung im Gehäuse 3 durch Ausgleichvorgänge. Über Ablauf 5, versehen mit einem Rückschlagventil 12, welches nur einen Durchlauf nach Gefäß 2 erlaubt, strömen infolge Druckerhöhungen in Gehäuse 3 bezüglich Gefäß 2 Teile des darin vorhandenen Gases und Dämpfe nach Gefäß 2. Druckerhöhungen im Gehäuse 3 ergeben sich bei fahrbedingt auftretenden quasistatischen und dynamischen Federwegverkürzungen mit dadurch verursachten Volumverringerungen. Notwendige Zustandsänderungen im längenvariablen Gehäuse 3 können durch Temperaturerhöhungen von einem Wert T_n auf einen höheren T_x ergänzt, ersetzt und verstärkt werden, da hierbei bezüglich Gefäß 2 eine Druckerhöhung erfolgt. Bestimmte Dampfmengen werden dann nach Gefäß 2 strömen, um darin sich von einer Temperatur T_x auf die Umgebungstemperatur T^u mit T^u < T_x abzukühlen und gegebenenfalls zu kondensieren. Dadurch verringert sich der Dampfanteil im Gehäuse 3. Durch eine nachfolgende Abkühlung von der Temperatur T_x im Gehäuse 3 auf den Wert der Umgebungstemperatur T^u wird eine Druckminderung erreicht. Nach Erreichen des Druckes P_m im Gehäuse 3 wird durch die Steuereinrichtung die Temperatur T_m konstant gehalten.Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u equal to or greater than the temperature T _{n of} the device ( 1 ) or in the housing 3 and with the same control as described above, pressure is reduced in the housing 3 by compensating processes. Via outlet 5, provided with a check valve 12 which allows only one pass to vessel 2 to flow due to pressure increases in the housing 3 with respect to vessel 2 parts of the gas therein and after vascular vapors. 2 Pressure increases in the housing 3 result from quasi-static and dynamic shortening of the travel which occur due to driving, with the resulting reduction in volume. Necessary changes in state in the variable-length housing 3 can be supplemented, replaced and strengthened by increasing the temperature from a value T _n to a higher T _x , since a pressure increase takes place with respect to the vessel 2 . Certain amounts of steam will then flow to vessel 2 in order to cool them down from a temperature T _x to the ambient temperature T ^u with T ^u <T _x and, if necessary, to condense them. This reduces the proportion of steam in the housing 3 . Subsequent cooling from the temperature T _x in the housing 3 to the value of the ambient temperature T ^{u leads} to a reduction in pressure. After the pressure P _m in the housing 3 has been reached, the temperature T _{m is} kept constant by the control device.

Der oben beschriebenen Vorgang kommt auch dann zur Anwendung, wenn z. B. bei einer Federlast F_m die Umgebungstemperatur T^u höher als die Solltemperatur T_m im Gehäuse 3 ist.The process described above also applies when e.g. B. with a spring load F _m, the ambient temperature T ^{u is} higher than the target temperature T _m in the housing 3 .

Durch stufenlose Temperatur- und Druckänderungen in den Bereichen:
T_m T T_n bzw.
P_m P P_n
werden wie beschrieben statische Laständerungen im Bereich:
F_m ^z F^z F_n ^z
so ausgeglichen, daß dabei der Radeinfederweg f_m eingehalten wird.Through stepless temperature and pressure changes in the areas:
T _m TT _n or
P _m PP _n
are static load changes in the range as described:
F _m ^z F ^z F _n ^z
balanced so that the wheel deflection f _{m is} maintained.

Der beschriebene Aufbau, die Arbeitsweise und die funktionalen Zusammenhänge ergeben sich aus beiliegenden Figuren.The structure described, the way it works and the functional relationships result from the enclosed figures.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der thermischen Zusatzfeder (1) beschrieben und grafisch verdeutlicht.An exemplary embodiment of the additional thermal spring ( 1 ) is described and illustrated graphically below.

Schematisch zeigt:Schematic shows:

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel; Fig. 2 shows an embodiment;

Fig. 3 Aufbau der Zusatzfeder; Fig. 3 structure of the additional spring;

Fig. 4 Dampf- und Gasdruckkurven P = P (T); Fig. 4 vapor and gas pressure curves P = P (T);

Fig. 5 Zusatzfederkraft F^z = F^z (P; A); Fig. 5 additional spring force F ^z = F ^z (P; A);

Fig. 6 Federwirkung, Zusatzfederwirkung und Federkennlinien über den Federweg f. Fig. 6 spring action, additional spring action and spring characteristics over the spring travel f.

Aufbauconstruction

Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Zusatzfeder 1, konstruktiv mit einem Federbein nebst Dämpfer verbunden, eine Einheit. Das Ausgleichs- bzw. Vorratsgefäß 2 ist als ringförmige Kammer ausgelegt und bildet ein Teil des Gehäuses 3. Der Boden 6 des Gefäßes 2 ist in geeigneter Weise mit dem Federlager der Haupttragfeder 13 verbunden, ebenfalls einen Boden 6 des Gehäuses 3 bildend und sich gegen Teil 7 abstützend, z. B. der tragenden Fahrzeugzelle. Mittels eines Faltbalkes 14, der Ausgleichsgefäß 2 und Boden 8 verbindet, wird ein abgeschlossenes längenvariables Gehäuse 3 geschaffen. Dieses in Richtung der Haupttragfederwirkung längenvariable Gehäuse 3 dient als thermisch beeinflußbares Zusatzfederteil. Es stützt sich mit dem Boden 8 über das Federbein 15, mit dem es verbunden ist, ab. Das Federbein seinerseits stützt sich gegen Teil 9, z. B. ein Radlenker, ab. Gefäß 2 und Gehäuse 3 schließen hier Feder 13 und Teile des Federbeines ein. Gefäß 2 und Gehäuse 3 kommunizieren über ventilgesteuerte Zu- und Abläufe 4 und 5. Zulauf 4 befindet sich an einer bestimmten Stelle in der Gefäßwand von Gefäß 2. Dadurch wird erreicht, daß eine bestimmte Menge verdampfbare Flüssigkeit bei geöffneten Ventil 10 in das Gehäuse 3 gelangen kann. Ablauf 5 befindet sich im Boden 8 des Gehäuses 3. Dadurch wird erreicht, daß bei Druckanstieg und bei geöffnetem Ventil 11 sich am Boden 8 angesammelte verdampfbare Flüssigkeiten in das Vorrats- und Ausgleichsgefäß 2 zurückbefördert werden können.In the present embodiment, the additional spring 1 , structurally connected to a shock absorber and damper, forms a unit. The expansion or storage vessel 2 is designed as an annular chamber and forms part of the housing 3 . The bottom 6 of the vessel 2 is connected in a suitable manner to the spring bearing of the main suspension spring 13 , also forming a bottom 6 of the housing 3 and supporting itself against part 7 , e.g. B. the supporting vehicle cell. A closed, variable-length housing 3 is created by means of a folding beam 14 , which connects the expansion tank 2 and the base 8 . This housing 3, which is variable in length in the direction of the main suspension spring effect, serves as a thermally influenceable additional spring part. It is supported by the base 8 via the strut 15 to which it is connected. The shock absorber in turn is supported against part 9 , for. B. a wheel handlebar. Vessel 2 and housing 3 here include spring 13 and parts of the strut. Vessel 2 and housing 3 communicate via valve-controlled inlets and outlets 4 and 5 . Inlet 4 is located at a certain point in the vessel wall of vessel 2 . This ensures that a certain amount of vaporizable liquid can get into the housing 3 when the valve 10 is open. Drain 5 is in the bottom 8 of the housing 3 . It is thereby achieved that when the pressure rises and the valve 11 is open, vaporizable liquids which have accumulated on the bottom 8 can be conveyed back into the storage and expansion vessel 2 .

Gehäuse 3 ist mit einer Wärmeeinrichtung, z. B. mit einer elektrischen Heizvorrichtung, ausgestattet. Erfindungsgemäß ist das Ausgleichs- und Vorratsgefäß 2 mit einer bestimmten Menge einer verdampfbaren Flüssigkeit, z. B. einem Frigen wie R11, teilgefüllt, dessen gesättigter Dampf zusammen mit einem eingebrachten trägen Gas, z. B. Stickstoff, in Einrichtung 1 bestimmte und bestimmbare Innendruckverhältnisse schaffen.Housing 3 is equipped with a heating device, for. B. equipped with an electric heater. According to the expansion and storage vessel 2 with a certain amount of an evaporable liquid, for. B. a Frigen like R11, partially filled, the saturated steam together with an introduced inert gas, for. B. nitrogen, create certain and determinable internal pressure conditions in device 1 .

ArbeitsweiseWay of working

Nach dem oben beschriebenen Aufbau der Zusatzfeder 1 ergeben sich zwei Funktionsarten. Funktionsart I basiert auf Federunterstützung, während Funktionsart II zusätzlich eine Steuerung durch Vorspannung der Haupttragfeder 13 vorsieht.According to the construction of the additional spring 1 described above, there are two types of functions. Function type I is based on spring support, while function type II additionally provides control by prestressing the main suspension spring 13 .

Funktionsart IFunction type I

Ein Zustand Z_m ist gekennzeichnet durch eine statische Radlast F_m und einen Federweg f_m. Bei diesem Zustand wirkt keine Zusatzfederkraft. Eine Zusatzfederkraft wirkt gerade dann nicht, wenn der Innendruck in der Einrichtung 1 und insbesondere im Gehäuse 3 dem des Außendruckes entspricht. Dieser Innendruck wird so erreicht, daß bei einer bestimmten Temperatur T_m, wobei die Umgebungstemperatur T^u kleiner oder gleich der Temperatur T_m ist, die Summe aus den Drucken der gesättigten Dämpfe und des eingebrachten Gases dem des Außendruckes entspricht. Bei einem Zustand Z_m mit einer Radlast F_m sind nachstehende Unterscheidungen zu berücksichtigen:A state Z _m is characterized by a static wheel load F _m and a spring travel f _m . There is no additional spring force in this state. An additional spring force does not work if the internal pressure in the device 1 and in particular in the housing 3 corresponds to that of the external pressure. This internal pressure is achieved so that at a certain temperature T _m , the ambient temperature T ^{u being} less than or equal to the temperature T _m , the sum of the pressures of the saturated vapors and the introduced gas corresponds to that of the external pressure. In the case of a condition Z _m with a wheel load F _m , the following distinctions must be taken into account:

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u gleich oder annähernd der Temperatur T_m in der Einrichtung 1, insbesondere im Gehäuse 3 und einem Innendruck P_m entsteht keine oder nur eine geringe Zusatzfederkraft; Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u equal to or approximately the temperature T _m in the device 1 , in particular in the housing 3 and an internal pressure P _m , there is no or only a small additional spring force;

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u kleiner der Temperatur T_m in der Einrichtung 1, insbesondere im Gehäuse 3, wird über die Heizeinrichtung Energie zugeführt, um den Innendruck P_m zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Bei diesen Außentemperaturzuständen können die Zu- und Abläufe 4 und 5, gesteuert mittels einer geeigneten Steuereinrichtung, offen oder geschlossen sein.Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u less than the temperature T _m in the device 1 , in particular in the housing 3 , energy is supplied via the heating device in order to achieve and maintain the internal pressure P _m . In these outside temperature conditions, the inlets and outlets 4 and 5 , controlled by means of a suitable control device, can be open or closed.

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u größer der Temperatur T_m in der Einrichtung 1, insbesondere im Gehäuse 3, ergibt sich ein Innendruck P_x in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur T^u. Die sich hierbei unerwünscht einstellende Zusatzfederwirkung wird durch eine geeignete Druckminderung im Gehäuse 3 aufgehoben. Diese Druckminderung im Gehäuse 3 erfolgt durch Ausgleichsvorgänge. Über Ablauf 5, versehen mit einem Rückschlagventil 12, welches nur einen Durchlauf nach Gefäß 2 erlaubt, strömen infolge Druckerhöhungen im Gehäuse 3 bezüglich Gefäß 2 Teile der darin vorhandenen Gase und Dämpfe nach Gefäß 2. Druckerhöhungen im Gehäuse 3 ergeben sich bei fahrbedingt auftretenden quasistatischen und dynamischen Federwegverkürzungen mit dadurch verursachten Volumverringerungen. Notwendige Zustandsänderungen im längenvariablen Gehäuse 3 können durch Temperaturerhöhungen auf einen Wert T_x, wobei diese Temperatur T_x größer als die der Umgebungstemperatur T^u ist, ergänzt, ersetzt oder verstärkt werden, da hierbei bezüglich Gefäß 2 eine Druckerhöhung erfolgt. Bestimmte Dampfmengen werden dann nach Gefäß 2 strömen, um sich darin von einer Temperatur T_x auf eine niederere Umgebungstemperatur T^u abzukühlen und gegebenenfalls zu kondensieren. Dadurch verringert sich der Dampfanteil im Gehäuse 3. Durch eine nachfolgende Abkühlung von der Temperatur T_x im Gehäuse 3 auf den Wert der Umgebungstemperatur T^u wird eine entsprechende Druckminderung erreicht. Nach Erreichung des angestrebten Innendruckes mit dem Wert P_m im Gehäuse 3 ist die entstandene Zusatzfederwirkung aufgehoben.Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u greater than the temperature T _m in the device 1 , in particular in the housing 3 , there is an internal pressure P _x as a function of the ambient temperature T ^u . The undesired additional spring effect is eliminated by a suitable pressure reduction in the housing 3 . This pressure reduction in the housing 3 takes place through compensation processes. Via outlet 5, provided with a check valve 12 which allows only one pass to vessel 2, with respect to flow due to pressure increases in the housing 3 of the vessel 2 parts therein gases and vapors according vessel. 2 Pressure increases in the housing 3 result from quasi-static and dynamic shortening of the travel which occur due to driving, with the resulting reduction in volume. Necessary changes in state in the variable-length housing 3 can be supplemented, replaced or increased by increasing the temperature to a value T _x , this temperature T _{x being} greater than that of the ambient temperature T ^u , since a pressure increase occurs with respect to the vessel 2 . Certain quantities of steam will then flow to vessel 2 in order to cool them down from a temperature T _x to a lower ambient temperature T ^u and, if necessary, to condense them. This reduces the proportion of steam in the housing 3 . A corresponding reduction in pressure is achieved by subsequent cooling from the temperature T _x in the housing 3 to the value of the ambient temperature T ^u . After the desired internal pressure with the value P _m in the housing 3 has been reached, the additional spring effect which has arisen is eliminated.

Ein Zustand Z_n mit Z_n Z_m ist gekennzeichnet durch eine statische Radlast F_n mit F_n < F_m. Dem Federweg entspricht dann der Wert f_n. Die statische Lastzunahme beträgt dabei F_n - F_m. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Zusatzfeder zur Unterstützung der Haupttragfeder 13 eine der statischen Last entgegenwirkende Zusatzkraft erzeugt und aufrechterhalten, und zwar mit einem Betrag in Höhe von F^z = F_n - F_m. Trotz statischer Lastzunahme bleibt dabei der Federweg der Haupttragfeder erhalten. Die erzeugte Zusatzkraft ergibt sich auch dem Produkt aus Innendruck P_n und der Fläche A des Bodens 8 des längenvariablen Gehäuses 3. Der Innendruck P_n hängt ab von der Temperatur T_n. Bei Zustand Z_m sei die Temperatur T_m und somit die Druckhöhe P_m. Um die hier notwendige und gewollte Zusatzfederkraft F^Z zu erzeugen, wird die Temperatur in der Einrichtung 1, insbesondere im Gehäuse 3, von T_m auf T_n erhöht, um dadurch den Innendruck von einem Wert P_m auf einen anderen P_n zu erhöhen. Hierbei sei die Umgebungstemperatur T^u niederer als die Innentemperatur T_n. Der Vorgang der Erwärmung erfolgt durch Energiezufuhr über die Heizeinrichtung in Gehäuse 3. Bei statischer Lastzunahme wird über die Steuereinrichtung eine Energiezufuhr bis zum Erreichen des Temperaturniveaus durchgeführt und gegebenenfalls zum Ausgleich von Wärmeverlust aufrechterhalten. Nach Erreichen des Solldruckes P_n sperrt die Steuereinrichtung über die Ventile 10 und 11 die Zu- und Abläufe 4 und 5 der Einrichtung 1.A state Z _n with Z _n Z _m is characterized by a static wheel load F _n with F _n <F _m . The spring travel then corresponds to the value f _n . The static load increase is F _n - F _m . According to the invention, an additional force counteracting the static load is generated and maintained with the aid of the additional spring to support the main suspension spring 13 , namely with an amount of F ^z = F _n - F _m . Despite the static load increase, the travel of the main suspension spring is retained. The additional force generated also results from the product of the internal pressure P _n and the area A of the base 8 of the variable-length housing 3 . The internal pressure P _n depends on the temperature T _n . In condition Z _m let the temperature T _m and thus the pressure head P _m . In order to generate the necessary and desired additional spring force F ^Z , the temperature in the device 1 , in particular in the housing 3 , is increased from T _m to T _n , in order to thereby increase the internal pressure from one value P _m to another P _n . Here, the ambient temperature T ^{u is} lower than the internal temperature T _n . The heating process takes place by supplying energy via the heating device in housing 3 . In the event of a static load increase, the control device carries out an energy supply until the temperature level is reached and, if necessary, is maintained to compensate for heat loss. After the target pressure P _{n has been} reached, the control device blocks the inlets and outlets 4 and 5 of the device 1 via the valves 10 and 11 .

Bei Verringerung der statischen Radlast von einem Wert F_n auf einen anderen F_m wird die vom Innendruck P_n abhängige Zusatzfederkraft auf einen Druck P_m reduziert. Der Federlast F_m entspricht hierbei ein Federweg f_m.When the static wheel load is reduced from a value F _n to another F _m , the additional spring force dependent on the internal pressure P _{n is} reduced to a pressure P _m . The spring load F _m corresponds to a spring travel f _m .

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u gleich oder kleiner der dem Druck P_m zuzuordnenden Temperatur T_m, erfolgt eine Druckerniedrigung durch Abkühlung der Einrichtung 1 auf die Umgebungstemperatur T^u. Dieser Vorgang wird durch Abschalten der Energiezufuhr durch die Steuereinrichtung eingeleitet. Hierbei sperrt die Steuereinrichtung über Ventil 10 Zulauf 4 bei geöffneten Ablauf 5. Nach Erreichung der Temperatur T_m im Gehäuse 3 ist dieser Vorgang abgeschlossen.Under the constraint of an environment temperature T equal to or smaller ^and the pressure P _m allocated to temperature T _m, is carried out a pressure reduction by cooling the device 1 to the ambient temperature T ^u. This process is initiated by switching off the energy supply by the control device. Here, the control device blocks inlet 4 via valve 10 when outlet 5 is open. After reaching the temperature T _m in the housing 3 , this process is completed.

Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T^u größer der Temperatur T_m, erfolgt eine Druckminderung wie oben beschrieben. Nach Erreichen des Federweges f_m sind diese Vorgänge abgeschlossen.Under the secondary condition of an ambient temperature T ^u greater than the temperature T _m , the pressure is reduced as described above. After the travel f _{m has been reached} , these processes are completed.

Funktionsart IIFunction type II

Der Wirkungsbereich der Zusatzfeder 1 wird durch Lastsimulation über pneumatische Vorspannung der Haupttragfeder 13 erweitert.The range of action of the additional spring 1 is expanded by load simulation via pneumatic preloading of the main suspension spring 13 .

Ein Zustand Z_l ist gekennzeichnet durch eine statische Federlast F_l und einen Federweg f_l. Unter der Nebenbedingung einer von der Umgebungstemperatur T^u abhängigen Temperatur T_m im Gehäuse 3, beträgt die Höhe des Dampfdruckes P_m ^d. Ein träges Gas wird dabei nicht eingebracht. Da der Druck im Gehäuse hierbei dem Außendruck entspricht, geht von der Zusatzfeder keine Wirkung aus. Bei einer Temperaturerniedrigung, entweder infolge einer niedrigeren Umgebungstemperatur T^u, kleiner der Temperatur T_l oder durch Einsatz einer hierzu geeigneten Kühlung, erniedrigt sich im Gehäuse 3 der Innendruck auf einen Wert P_l ^d. Der Gehäuseinnendruck ist danach niederer als der Außendruck. Abhängig von der Druckdifferenz und der Fläche A des Bodens 8 wirkt eine pneumatische Kraft parallel zur Federlast. Sie entspricht dabei einem Betrag in Höhe von F_m - F_l. Dadurch wird der Federweg auf den Wert f_l verkürzt. Bei diesem Vorgang sperrt die Steuereinrichtung Zulauf 4 bei geöffnetem Ablauf 5 mittels der entsprechenden Ventile.A state Z _l is characterized by a static spring load F _l and a spring travel f _l . Under the secondary condition of a temperature T _m in the housing 3 which is dependent on the ambient temperature T ^u , the level of the vapor pressure is P _m ^d . An inert gas is not introduced. Since the pressure in the housing corresponds to the external pressure, the additional spring has no effect. If the temperature drops, either as a result of a lower ambient temperature T ^u , lower than the temperature T _l or by using a suitable cooling, the internal pressure in the housing 3 drops to a value P _l ^d . The internal pressure in the housing is then lower than the external pressure. Depending on the pressure difference and the area A of the base 8, a pneumatic force acts parallel to the spring load. It corresponds to an amount of F _m - F _l . This shortens the travel to f _l . In this process, the control device closes inlet 4 when outlet 5 is open by means of the corresponding valves.

Bei einer statischen Lasterhöhung um den Betrag F_m - F_l wird im Gehäuse 3 ein Dampfdruck in Höhe P^d _m erzeugt. Unter der Nebenbedingung einer Umgebungstemperatur T_u gleich T_m wird über die Steuereinrichtung die Kühlung abgeschaltet oder bei einer Temperatur T^u kleiner T_m wird, gesteuert durch die Steuereinrichtung, der Heizeinrichtung Energie zugeführt, um die Temperatur T_m bzw. den Druck P_m im Gehäuse 3 zu erreichen und gegebenenfalls aufrechtzuerhalten. Infolge der hierbei sich ergebenden pneumatischen Entlastung der Haupttragfeder 13 und unter der Vorraussetzung einer gleich großen statischen Lastzunahme, bleibt der Federweg f_m konstant bzw. erhalten.With a static load increase by the amount F _m - F _l , a vapor pressure of P ^d _{m is} generated in the housing 3 . Under the secondary condition of an ambient temperature T _u equal to T _m , the cooling is switched off via the control device or, at a temperature T ^u less than T _m , energy is supplied to the heating device, controlled by the control device, in order to control the temperature T _m or the pressure P _m im To reach housing 3 and maintain it if necessary. As a result of the resulting pneumatic relief of the main suspension spring 13 and assuming an equal static load increase, the spring travel f _m remains constant or is maintained.

Eine Vorspannung der Haupttragfeder 13 kann auch ohne Temperaturänderungen durch Ausgleichsvorgänge zwischen Gefäß 2 und Gehäuse 3 erzielt werden. Hierbei werden, wie weiter oben beschrieben, durch fahrbedingte Federlaständerungen die gewollten Zustände herbeigeführt.Biasing of the main suspension spring 13 can also be achieved without temperature changes by compensating processes between the vessel 2 and the housing 3 . Here, as described above, the desired states are brought about by driving-related changes in the spring load.

Bei Anwendung nach Funktionsart I ergibt sich eine Ausgleichskraft der Zusatzfeder in Höhe von:
(F_n - F_m);When used according to function type I, the additional spring compensates for:
(F _n - F _m );

Bei Anwendung nach Funktionsart II ergibt sich eine Ausgleichskraft der Zusatzfeder in Höhe von:
(F_m - F_l);When used according to function type II, the additional spring compensates for:
(F _m - F _l );

Bei Anwendung beider Funktionsarten ergibt sich eine Ausgleichskraft der Zusatzfeder in Höhe von:
(F_n - F_l).When using both types of function, the additional spring compensates for:
(F _n - F _l ).

Bei diesen Anwendungen bleibt der Einfederweg f der Haupttragfeder 13 konstant. Sein Wert beträgt f_m.In these applications, the spring deflection f of the main suspension spring 13 remains constant. Its value is f _m .

Claims

1. Thermische Zusatzfeder (1) zur Unterstützung und Beeinflussung der Haupttragfeder von federgestützten Fahrzeugrädern zur Einhaltung eines bestimmten Radeinfederweges bei statisch verursachten Radlaständerungen, gekennzeichnet durch:
Ein geschlossenes Druckgefäß (2) mit konstantem Volumen, sich oberhalb eines längenvariablen Gehäuses (3) befindend oder es seitlich teilweise oder insgesamt einschließend bzw. umschließend, wobei Gefäß (2) als Ausgleichs- und Vorratsbehälter für gesättigte und ungesättigte Dämpfe und deren Flüssigkeiten und Gase vorgesehen, Gehäuse (3) als Federelement ausgelegt ist, beide Einrichtungen (2) und (3) konstruktiv miteinander verbunden, Einrichtung (3) mit einer Heizeinrichtung ausgestattet und über Zu- und Abläufe (4) und (5) untereinander in Verbindung stehend;
Abstützung der Zusatzfeder (1) über einen festen Boden (6) gegen ein Fahrzeugteil, z. B. der Fahrzeugzelle (7), während der feste Boden (8) des in Richtung der Tragfederwirkung längenvariablen, nach außen abgeschlossenen und dichten Gehäuses (3), wirkungsmäßig abhängig von der statischen Radlast bzw. des Radeinfederweges, z. B. auf der entsprechenden Radachse oder einem Radlenker (9) gerade ohne oder mit geringer Kraft aufliegt oder zum Eingriff gelangt;
Aufrechterhaltung, stufenlose Veränderung des Innendruckes in der Zusatzfeder (1) in Abhängigkeit der statischen Radlast aus hierzu geeigneten Dämpfen oder verdampfbaren Flüssigkeiten in Abhängigkeit von der Radlast durch Temperaturänderungen;
Ausnutzung des Druckes in den Einrichtungen (2) und (3) zur Aufrechterhaltung, Erhöhung oder Minderung von Zusatzfederkraft zum Ausgleich statischer Radlaständerungen zwecks Konstanthaltung eines bestimmten Federweges;
Ausnutzung der bei fahrbedingt auftretenden Druckerhöhungen im längenvariablen Gehäuse (3) infolge quasistatischer und dynamischer Federwegänderungen mit Verdrängung von Dämpfen und Gasen von Gehäuse (3) nach Gefäß (2) zur Druckminderung im Gehäuse (3);1. Thermal additional spring ( 1 ) to support and influence the main suspension spring of spring-supported vehicle wheels to maintain a certain wheel deflection in the case of statically caused changes in the wheel load, characterized by:
A closed pressure vessel ( 2 ) with a constant volume, located above a variable-length housing ( 3 ) or partially or entirely enclosing or enclosing it laterally, vessel ( 2 ) as a compensating and storage container for saturated and unsaturated vapors and their liquids and gases provided, housing ( 3 ) is designed as a spring element, both devices ( 2 ) and ( 3 ) are structurally connected to one another, device ( 3 ) is equipped with a heating device and is connected to one another via inlets and outlets ( 4 ) and ( 5 );
Support of the additional spring ( 1 ) on a solid floor ( 6 ) against a vehicle part, for. B. the vehicle cell ( 7 ), while the solid bottom ( 8 ) of the length variable in the direction of the suspension spring effect, closed to the outside and sealed housing ( 3 ), effectively depending on the static wheel load or the Radeinfederweges, z. B. rests on the corresponding wheel axle or a wheel control arm ( 9 ) just without or with little force or engages;
Maintenance, stepless change of the internal pressure in the additional spring ( 1 ) depending on the static wheel load from vapors suitable for this purpose or vaporizable liquids depending on the wheel load due to temperature changes;
Utilization of the pressure in the devices ( 2 ) and ( 3 ) to maintain, increase or decrease additional spring force to compensate for static wheel load changes in order to keep a certain spring travel constant;
Exploitation of the pressure increases in the length-variable housing ( 3 ) due to driving as a result of quasi-static and dynamic changes in the spring travel with displacement of vapors and gases from the housing ( 3 ) to the vessel ( 2 ) to reduce pressure in the housing ( 3 );

2. Zusatzfeder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
Ausstattung von Gefäß (2) mit einer zusätzlichen Heizeinrichtung;2. Additional spring according to claim 1, characterized by:
Equipping the vessel ( 2 ) with an additional heating device;

3. Zusatzfeder nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch:
Verwendung verdampfbarer Flüssigkeiten mit oder ohne Füllung träger Gase zur Aufrechterhaltung, Erhöhung oder Minderung bestimmter Drücke in der Zusatzfeder (1);3. Additional spring according to claim 1 and 2, characterized by:
Use of vaporizable liquids with or without filling inert gases to maintain, increase or decrease certain pressures in the auxiliary spring ( 1 );

4. Zusatzfeder nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch:
Eine feste Verbindung des Bodens (8) des längenvariablen Gehäuses (3) mit einer Radachse oder einem Radlenker (9);
Eine Beeinflussung der Tragfeder durch deren lastunabhängigen Vorspannung und radlastabhängige Federunterstützung bei Druckänderungen im längenvariablen Gehäuse (3);4. Additional spring according to claim 1, 2 and 3, characterized by:
A fixed connection of the bottom ( 8 ) of the variable-length housing ( 3 ) to a wheel axle or a wheel control arm ( 9 );
An influence on the suspension spring by its load-independent preload and wheel load-dependent spring support in the event of pressure changes in the variable-length housing ( 3 );

5. Zusatzfeder nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, gekennzeichnet durch:
Manuell zu bedienende oder in Abhängigkeit vom Federweg der Haupttragfeder arbeitende automatische Steuervorrichtung zwecks Einhaltung eines bestimmten Einfederweges.5. Additional spring according to claim 1, 2, 3 and 4, characterized by:
Automatic control device to be operated manually or depending on the spring travel of the main suspension spring in order to maintain a certain spring deflection.