DE10104358C1

DE10104358C1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE10104358C1
Application number: DE10104358A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: US20020105118A1; JP3981561B2; JP2002257180A; KR20020064166A; US6648309B2

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Außenrohr mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Hochdruck-Arbeitsraum im Arbeitszylinder, einem zweiten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einem von einer hohlen Kolbenstange getragenen, abgedichteten im Arbeitszylinder axial verschiebbaren Kolben, mit einer durch die Federbewegung des Fahrzeuges angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht, wobei die Hochdruckkammer mit einer in der Kolbenstangenführung angeordneten Strömungsverbindung verbunden ist, wobei eine im Außenrohr angeordnete Füllbohrung im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung mit der Strömungsverbindung korrespondiert und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die Füllbohrung durch die Kolbenstangenführung verschlossen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Außenrohr mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Hochdruck-Arbeitsraum im Arbeitszylinder, einem zweiten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einem von einer hohlen Kolbenstange getragenen, abgedichtet im Arbeitszylinder axial verschiebbaren Kolben, mit einer durch die Federbe wegung des Fahrzeuges angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht.

Es sind Vorrichtungen zur Schwingungsdämpfung bekannt (DE 197 04 214 A1, JP 2000-074 124 A), welche zur Befüllung des Innenraumes eines Schwingungsdämpfers mit einer Füllbohrung im Außenteil versehen sind. Die Füllbohrung wird nach erfolgter Befüllung durch ein Schließteil verschlossen.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine mit innerer Niveauregelung bekannt (z. B. DE 196 48 859 C2), bei denen es üblich ist, dass das Federbein aufgrund der Anlenkung im Fahrzeug einen wesentlich geringeren Weg zurücklegen muss, als das Fahrzeugrad. Dies führt zu einer kurzen Bauweise mit einem großen Außendurchmesser.

Darüber hinaus sind Federbeine bekannt (DE 196 29 501 A1), bei denen im Hochdruckraum keine Trennung zwischen Öl und dem Hochdruckgas vorgesehen ist, so dass das druck- und temperaturbedingte Ein- und Ausgasen des Federvolumens dazu führt, dass unakzeptable Federkraftveränderungen auf treten.

Darüber hinaus sind Druckbehälter zum Einschließen einer Gasmasse bekannt (z. B. DE 198 35 222 A1), bei denen die von einer in einem formveränderlichen Ölkörper eingeschlossene Gasmasse vorgespannt ist. Die Wandung des Hüllkörpers ist dabei zumindest teilweise aus einer gasdichten Sperrschicht gebildet und die Wandung mehrlagig aufgebaut.

Im Automobilbau wird in eine Richtung entwickelt, in der der Radweg im Verhältnis zum Weg des Federbeins in etwa 1 : 1 ausgebildet sein soll. Das be deutet, dass im Durchmesser kleine Federbeine vorgesehen werden, die jedoch eine entsprechende Länge aufweisen. Im Durchmesser schmale Federbeine werden immer dann gefordert, wenn eine vernünftige Durchladebreite für den Kofferraum eines Fahrzeuges gewünscht wird.

Gemäß dem Federbein (z. B. DE 196 48 859 C2) lässt sich die Länge des Ge rätes nicht beliebig verlängern und der Durchmesser nicht beliebig verkleinern, da dies eine Membrane zum Trennen des Hochdruckgases in entsprechend langer Ausführung erfordern würde. Da die elastischen Membranen im Laufe ihres Lebens eine entsprechende Gasdiffusion zulassen, würde eine überlange Membrane diese Gasdiffusion beschleunigt vornehmen. Darüber hinaus ist die Wärmeabfuhr des Öles am Außenrohr des Federbeines nicht gegeben, da das Gas zwischen Außenrohr und Arbeitszylinder eine Isolierwirkung hervorruft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zu schaffen, bei dem kleinere Außendurch messer bei entsprechend größerer Länge des Federbeines hergestellt werden können, dabei soll nicht nur ein ausreichendes Gasvolumen in der Hochdruckkammer aufgenommen werden können, sondern auch eine ausreichende Kühlung des Öles beibehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hochdruckkammer mit einer in der Kolbenstangeführung angeordneten Strömungsverbindung verbunden ist, wobei eine im Außenrohr angeordnete Füllbohrung im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung mit der Strömungsverbindung korrespondiert und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die Füllbohrung durch die Kolbenstangenführung verschlossen wird, wobei als Hochdruckkammer ein formveränderlicher geschlossener Hüllkörper vorgesehen ist, dessen Wandung aus einer gasdichten Sperrschicht besteht und ein Anschlusselement aufweist, welches in einer Öffnung der Strömungsverbindung aufgenommen ist. Hierbei ist von Vorteil, dass in ein Außenrohr die notwendigen Innenteile wie z. B. die Hochdruckkammer, der Kolben, die Kolbenstange sowie die Pumpenstange zusammen mit der Kolbenstangenführung axial in das Außenrohr des Federbeines eingebracht werden und dass nach Befüllung zumindest der Hochdruckkammer über die Füllbohrung mit Druckgas, das Federbein funktionsfähig ist und dass nach weiterem axialem Einschieben der Kolbenstangenführung zusammen mit dem Arbeitszylinder und den übrigen Innenteilen die Füllbohrung durch die Kolbenstangenführung verschlossen wird, so dass nach Umbördeln des Außenrohres das Federbein komplett montiert worden ist.

Des Weiteren ist die Hochdruckkammer in Form eines Hüllkörpers konzentrisch zwischen dem Außenrohr und dem Arbeitszylinder angeordnet werden kann und das Öl im Federbein in den Bereich der Innenwandung des Außenrohres gelangen kann, um somit seine Wärme über das Außenrohr an die Atmosphäre abzugeben.

Hierbei ist die Hochdruckkammer in Form des Hüllkörpers in Form einer Steckverbindung in der Öffnung der Strömungsverbindung aufgenommen wird, dabei ist eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement des Hüllkörpers und der Kolbenstangenführung erzielt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hüllkörper im Bereich eines Anschlusselementes mit einem Rückschlagventil versehen ist. Hierbei ist von Vorteil, dass das in den Hüllkörper eingeführte Druckgas nicht ohne weiteres wieder entweichen kann.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass die Niederdruckkammer im nicht vollständig montierten Zustand eines Zwischenbodens oder der Kolbenstangenführung mit einer im Außenrohr angeordneten Füllbohrung korres pondiert und dass nach axialem Einschieben des Zwischenbodens oder der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die Füllbohrung durch den Zwischenboden oder die Kolbenstangenführung verschlossen wird.

Eine einwandfreie Abdichtung ist gewährleistet, indem die Kolbenstangen führung oder der Zwischenboden in dem der Füllbohrung benachbarten Bereich eine Dichtung aufweist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass die zwischen dem Arbeitszylinder und dem Außenrohr angeordnete Hochdruckkammer vom Öl umgeben ist.

Eine fertigungstechnisch einfache Fixierung der als Baueinheit zusammenge fügten Innenteile ist gewährleistet, wenn das Außenrohr zur Abstützung eines Zwischenbodens mit von radial außen nach radial innen angeordneten partiellen Eindrückungen versehen ist oder wenn das Außenrohr mit einer radial nach innen eingedrückten umlaufend verlaufenden Sicke versehen ist, an die im Inneren des Außenrohres ein Zwischenboden zur Anlage kommt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 bis 8 verschiedene Ausführungsformen eines selbstpumpenden hydropneumatischen Federbein im Schnitt.

In der Fig. 1 ist ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein 1 mit innerer Niveauregelung dargestellt, bei dem im Arbeitszylinder 21 der Kolben 10 angeordnet und mit einer Kolbenstange 2 befestigt ist. Die Kolbenstange 2 wird über die Kolbenstangenführung 9 nach unten aus dem Außenrohr 19 heraus geführt. An einem Zwischenboden 3 ist die Pumpenstange 11 befestigt, wobei die Pumpenstange 11 in den Hohlraum der Kolbenstange 2 eintaucht und diese Bauteile zusammen die eigentliche Kolbenpumpe bilden. Der Zwischenboden 3 trennt dabei die Hochdruckkammer 6 von der Niederdruckkammer 5, dabei ist dem hochdruckseitigen Arbeitsraum 4 das Gaspolster in der Hochdruckkammer 6 zugeordnet, während der Niederdruckkammer 5 mit dem Gasvolumen 7 kommuniziert.

Als Hochdruckkammer 6 ist ein Hüllkörper 8 vorgesehen, welcher mit der Strömungsverbindung 18 in Verbindung steht.

Aus der Fig. 2 ist ein Federbein 1 dargestellt, bei dem die Kolbenstange 2 aus der Kolbenstangenführung 9 nach oben zur Atmosphäre herausgeführt wird. Die Pumpenstange 11 ist wiederum am Zwischenboden 3 fixiert, wobei jedoch ein Saugrohr 12 notwendig ist um durch das Gasvolumen 7 der Niederdruckkammer hindurch in das Öl der Niederdruckkammer 5 zu gelangen.

Aus den Fig. 3 und 4 ist die Montage des Federbeines 1 in zwei Schritten dargestellt, beginnend mit Fig. 3 ist das Außenrohr 19 in seinem unteren Bereich offen ausgebildet, während im oberen Bereich die Eindrückungen 22 als Anschlag für den Zwischenboden 3 dienen. In der in Fig. 3 dargestellten Po sition sind die Innenteile, nämlich der Zwischenboden 3, der Arbeitszylinder 21, der Kolben 10, die Kolbenstange 2 sowie die Hochdruckkammer 6 axial in das Außenrohr 19 derart eingebracht, dass die Dichtung 16 die Füllbohrung 13 axial überschritten hat, während die Dichtung 17 die Kolbenstangenführung 9 nach außen abdichtet. In dieser Position ist die Füllbohrung 13 über die Strömungsverbindung 18 mit der Hochdruckkammer 6 verbunden, während die Niederdruckkammer 5 mit der Füllbohrung 14 kommuniziert. Nach Einbringen von Druckgas über die Füllbohrungen 13 und 14 in die Niederdruckkammer 5 und die Hochdruckkammer 6 wird die Kolbenstangenführung 9, wie Fig. 4 zeigt, weiter in Richtung des Außenrohres 19 axial verschoben, so dass die Dichtungen 17 der Kolbenstangenführung 9 und des Zwischenbodens 3 die Füllbohrungen 13 und 14 verschließen. Anschließend wird der Außenrand des Außenrohres 19 radial nach innen auf die Kolbenstangenführung 9 umgelegt und das Federbein ist gasdicht verschlossen. Um ein Eindringen von Öl aus dem Arbeitsraum 4 zwischen der Innenwandung des Außenrohres 19 und der Außenwandung der Kolbenstangenführung 9 in die Hochdruckkammer 6 zu vermeiden ist die Dichtung 16 vorgesehen.

Die Ablassbohrung 15 dient wie üblich dem wegabhängigen Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum 4 und der Niederdruckkammer 5, damit der Fahrzeugaufbau im Leerzustand seine Leerstandshöhe erreicht.

Aus den Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei dem im Außenrohr 19 die Füllbohrungen 13 und 14 jeweils in die Niederdruckkammer 5 bzw. in die Hochdruckkammer 6 münden, in dem in Fig. 5 dargestellten Montagezustand. In der Fig. 6 ist der fertigmontierte Zustand dargestellt, wobei die Dichtungen 16 und 16a die Füllbohrungen 14 und 13 verschließen. Das Außenrohr 19 ist gegenüber der Kolbenstangenführung 9 zur Atmosphäre hin mittels der Dichtung 17 verschlossen. Ansonsten entspricht das Prinzip der Fig. 5 und 6 und der bereits beschriebenen Versionen der Fig. 3 und 4.

Aus den Fig. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Niederdruckraum 5 konzentrisch außerhalb der Hochdruckkammer 6 angeordnet ist, wobei die Hochdruckkammer 6 zwischen dem Arbeitszylinder 21 und dem Außenrohr 19 angeordnet ist. Die Füllbohrung 13 stellt dabei eine Verbindung gemäß Fig. 7 zur Niederdruckkammer 5 und die Füllbohrung 14 eine Ver bindung zur Hochdruckkammer 6 her.

Gemäß Fig. 8 ist im fertigmontierten Zustand eine Abdichtung der Bohrungen 13 und 14 über die Dichtungen 16 und 16a gewährleistet. Das Prinzip des eigentlichen Federbeines entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Bezugszeichenliste

1

Federbein

2

Kolbenstange

3

Zwischenboden

4

Arbeitsraum

5

Niederdruckkammer

6

Hochdruckkammer

7

Gasvolumen-Niederdruckkammer

8

Hüllkörper

9

Kolbenstangenführung

10

Kolben

11

Pumpenstange

12

Saugrohr

13

Füllbohrung

14

Füllbohrung

15

Ablassbohrung

16

Dichtung

17

Dichtung

18

Strömungsverbindung

19

Außenrohr

20

Anschlusselement

21

Arbeitszylinder

22

Eindrückungen

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau regelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Außenrohr mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Hochdruck- Arbeitsraum im Arbeitszylinder, einem zweiten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einem von einer hohlen Kolbenstange getragenen, abgedichtet im Arbeitszylinder axial verschiebbaren Kolben, mit einer durch die Federbewegung des Fahrzeuges angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkammer (6) mit einer in der Kolbenstangeführung (9) angeordneten Strömungsverbindung (18) verbunden ist, wobei eine im Außenrohr (19) angeordnete Füllbohrung (13) im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung (9) mit der Strömungsverbindung (18) korrespondiert und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung (9) in das Außenrohr (19) die Füllbohrung (13) durch die Kolbenstangenführung (9) verschlossen wird, wobei als Hochdruckkammer (6) ein formveränderlicher geschlossener Hüllkörper (8) vorgesehen ist, dessen Wandung aus einer gasdichten Sperrschicht besteht und der ein Anschlusselement (20) aufweist, welches in einer Öffnung der Strömungsverbindung (18) aufgenommen ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (8) im Bereich eines Anschlusselementes (20) mit einem Rückschlagventil versehen ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckkammer (5) im nicht vollständig montierten Zustand eines Zwischenbodens (3) oder der Kolbenstangenführung (9) mit einer im Außenrohr (19) angeordneten Füllbohrung (13, 14) korrespondiert und dass nach axialem Einschieben des Zwischenbodens (3) oder der Kolbenstangenführung (9) in das Außenrohr (19) die Füllbohrung (13, 14) durch den Zwischenboden (3) oder die Kolbenstangenführung (9) verschlossen wird.

4. Federbein nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenführung (9) oder der Zwischenboden (3) in dem der Füllbohrung (13, 14) benachbarten Bereich eine Dichtung (16, 17) aufweist.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Arbeitszylinder und dem Außenrohr (19) angeordnete Hochdruckkammer (6) vom Öl umgeben ist.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (19) zur Abstützung eines Zwischenbodens (3) mit von radial außen nach radial innen angeordneten partiellen Eindrückungen (22) versehen ist.

7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (1) mit einer radial nach innen eingedrückten um laufend verlaufenden Sicke versehen ist, an die im Inneren des Außenrohres (19) ein Zwischenboden (3) zur Anlage kommt.