DE102016213957A1 - Hydropneumatischer Aktuator - Google Patents

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Abstract

Hydropneumatischer Aktuator, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt und beide Arbeitsräume jeweils an einen separaten Speicher angeschlossen sind, wobei ein bei einer Kolbenstangenbewegung verdrängtes Dämpfmedium für jede Verdrängerbewegung unter Zwischenschaltung jeweils eines verstellbaren Dämpfventils über einen Leitungsverteiler dem jeweiligen Speicher zuführbar ist und beide Arbeitsräume über eine Fluidverbindung mit einer Pumpeinrichtung verbunden sind, wobei zwei unabhängige Leitungsverteiler mit einer Aufnahme für ein verstellbares Dämpfventil ausgeführt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydropneumatischen Aktuator entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Aus der DE 10 2012 202 100 A1 ist ein gattungsbildender Aktuator bekannt, der im Hinblick auf eine Minimierung der externen Fluidanschlüsse optimiert ist. Dazu kommt ein Leitungsverteiler zum Einsatz, der alle wichtigen Komponenten fluidtechnisch miteinander verbindet. Ein Aktuator dieser Bauform wird jedoch nur in sehr hochwertigen Fahrzeugbaureihen eingesetzt. Folglich ist auch die Stückzahl vergleichsweise gering. Trotzdem unterscheiden sich die Fahrzeugreihen dahingehend, dass die Bauraumverhältnisse nicht übertragbar sind. Folglich muss für jede Fahrzeugreihe ein individueller Aktuator ausgelegt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aktuator bereitzustellen, der sich mit geringem Aufwand in verschiedenen Einbauräumen montieren lässt.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwei unabhängige Leitungsverteilerabschnitte mit einer Aufnahme für ein verstellbares Dämpfventil ausgeführt sind.
  • Durch die Aufteilung der Leitungsverteiler in zwei Baugruppen kann der Aktuator verschiedenen Bauraumvorgaben leichter angepasst werden. Es besteht auch weiterhin ein weitgehend geschlossenes System mit nur sehr wenigen Kuppelstellen.
  • Bevorzugt ist der Leitungsverteiler zweiteilig ausgeführt, wobei ein innerer Leitungsverteilerabschnitt jeweils einen endseitigen Verschluss des Arbeitszylinders bildet und ein äußerer Leitungsverteilerabschnitt eine Aufnahme für das verstellbare Dämpfventil aufweist. Der Verschluss kann z. B. eine Kolbenstangenführung oder auch eine Bodengruppe bilden. Über diese funktionale Anordnung besteht ein direkter Kontakt mit den Arbeitsräumen innerhalb des Aktuators.
  • Eine weitere Maßnahme, um einen vorgegebenen Bauraum optimal auszunutzen, besteht darin, dass die äußeren Leitungsverteiler zumindest in Grenzen in Umfangsrichtung zum Arbeitszylinder positionierbar sind.
  • Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist vorgesehen, dass in jedem Leitungsverteiler jeweils ein separater Fluidfüllanschluss mit einem Sperrventil ausgeführt ist. Über diese doppelte Anschlussmöglichkeit kann der Aktuator sehr rasch gefüllt oder auch entleert werden. Des Weiteren stellt z. B. ein Kolben ohne Durchlasskanäle, d. h. ein einfacher Verdränger, kein Problem dar, da das Aggregat von zwei Seiten füllbar ist.
  • Bevorzugt stellt der Fluidfüllanschluss den Leitungsanschluss für die Pumpeinrichtung dar. Die doppelte Funktion erübrigt einen weiteren Anschluss. Des Weiteren eröffnet eine separat positionierbare Pumpeinrichtung weitere Einbauoptionen.
  • Im Hinblick geschlossene, d. h. schlauchlose Fluidleitungen, sind der erste und der zweite Speicher ringförmig um den Arbeitszylinder angeordnet.
  • Eine Maßnahme zur Standardisierung der Baugruppen besteht darin, dass ein den Arbeitszylinder einhüllendes Behälterrohr und zumindest einer der inneren Leitungsverteilerabschnitte im Wesentlichen eine identische Anschlusskontur aufweisen. Unabhängig von der Ausführung des tragenden Elements kann ein identischer äußerer Leitungsverteilerabschnitt verwendet werden.
  • Optional ist der Fluidfüllanschluss unter Umgehung des verstellbaren Dämpfventils in den Speicher ausgeführt. Der Vorteil besteht darin, dass die Speicher direkt gefüllt werden können und das verstellbare Dämpfventil nicht erst in eine maximale Durchlassposition gebracht werden muss.
  • Im Hinblick auf kurze und einfach verlegbare Fluidleitungen weisen die äußeren Leitungsverteiler jeweils einen Fluidleitungsanschlusskopf auf, wobei die Fluidleitungsanschlussköpfe der beiden Leitungsverteiler zueinander weisend ausgerichtet sind.
  • Ein weiterer Montagevorteil ergibt dadurch, dass die Pumpeinrichtung und die Pumpeinrichtung mit den Leitungsverteilern verbindenden Fluidleitungen als eine mit Arbeitsmedium vorgefüllte Baueinheit ausgeführt sind. Man kann zuerst den Aktuator einbauen und ausrichten und anschließend die Pumpeinrichtung anschließen. Mit den vorgefüllten Leitungen besteht auch kein Risiko des Lufteintrags in den Aktuator.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
  • 1 Prinzipschaubild eines hydropneumatischen Aktuators
  • 2 Schnittdarstellung des Aktuators zur 1
  • 3 Seitenansicht zur 2
  • 4 u. 5 Detaildarstellungen zur 2
  • Die 1 zeigt ein Prinzipschaubild eines hydropneumatischen Aktuators 1. In einem Arbeitszylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich geführt. Der Kolben 7 kann optional Drosselventile aufweisen, jedoch auch, wie dargestellt, als ein reiner Verdränger ausgeführt sein. Der Kolben 7 unterteilt den Arbeitszylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen 9 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11, wobei beide Arbeitsräume 9; 11 jeweils an einen separaten Speicher 13; 15 angeschlossen sind. Das bei einer Kolbenstangenbewegung aus dem Arbeitszylinder 3 verdrängte Dämpfmedium wird für jede Verdrängerbewegung unter Zwischenschaltung jeweils eines verstellbaren Dämpfventils 17; 19 einem der separaten Speicher 13; 15 zugeführt.
  • Des Weiteren zeigt die 1 eine Pumpeinrichtung 21, die über zwei Fluidverbindungen 23; 25 jeweils an einen Anschlusspunkt zum Speicher 13; 15 und zum verstellbaren Dämpfventil 17; 19 angeschlossen ist. Die Pumpeinrichtung 21 kann wechselweise betrieben werden, das heißt, sie kann Dämpfmedium von einem Speicher 13; 15 in den anderen und umgedreht fördern.
  • Die beiden 2 und 3 zeigen in der Zusammenschau den hydropneumatischen Aktuator 1 gemäß der 1. Konzentrisch zum Arbeitszylinder 3 ist ein Zwischenrohr 27 angeordnet, das mit dem Arbeitszylinder den Speicher 15 bildet. Ein äußeres Behälterrohr 29 umschließt das Zwischenrohr 27 und bildet mit diesem den Speicher 13. Beide Speicher 13; 15 sind teilweise mit Arbeitsmedium und mit einem nicht dargestellten Gaspolster gefüllt.
  • Des Weiteren verfügt der Aktuator 1 über einen Leitungsverteiler, der zweiteilig ausgeführt ist. Jeder Leitungsverteilerabschnitt umfasst einen inneren und einen äußeren Leitungsverteilerabschnitt. Ein erster innerer Leitungsverteilerabschnitt 37 bildet einen endseitigen Verschluss des Arbeitszylinders 3. In dieser Ausführungsvariante übernimmt der erste innere Leitungsverteilerabschnitt die Funktion einer Kolbenstangenführung und ein zweiter innerer Leitungsverteilerabschnitt 39 die Funktion eines Bodens. Beide innere Leitungsverteilerabschnitte 37; 39 stehen in Kontakt mit jeweils einem äußeren Leitungsverteilerabschnitt 41; 43, in dem jeweils eine Aufnahme 45; 47 für das verstellbare Dämpfventil 17; 19 ausgeführt ist. Gehalten werden die beiden äußeren Leitungsverteilerabschnitte über an sich bekannte Bandspannelemente 49, wie sie in der 3 besonders gut erkennbar sind. Die 2 zeigt, dass der äußere Leitungsverteilerabschnitt 41; 43 in Richtung einer äußeren Mantelfläche des Behälterrohres 29 einen Ringkanal 51; 53 aufweist. Alternativ könnte dieser Ringkanal auch in der äußeren Mantelfläche des Behälterrohres 29 oder auch in den inneren Leitungsverteilerabschnitten ausgeführt sein. Über diese Kanalausgestaltung kann der äußere Leitungsverteilerabschnitt in Grenzen in Umfangsrichtung frei zum äußeren Behälterrohr 29 verdreht werden, um eine gewünschte Einbaulage zu erreichen. Das Behälterrohr 29 und der innere Leitungsverteilerabschnitt 39 verfügen bezogen auf den jeweiligen äußeren Leitungsverteilerabschnitt 37; 39 im Wesentlichen über dieselbe Anschlusskontur, d. h. konkret über denselben Außendurchmesser. Zwar ragt der zweite innere Leitungsverteilerabschnitt 39 teilweise in das Behälterrohr 29, jedoch ist der Außendurchmesser in dem Bereich, der für den zweiten äußeren Leitungsverteilerabschnitt 43 relevant ist genauso groß wie das Behälterrohr 29. Beim ersten Leitungsverteiler 31 kann ggf. dieselbe Situation vorliegen.
  • In dem ersten inneren Leitungsverteilerabschnitt 37 ist ein Radialkanal zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 und dem verstellbaren Dämpfventil 17 ausgeführt. Eine zweite Fluidleitung 57 verbindet das verstellbare Dämpfventil 17 bzw. die Aufnahme 45 mit dem Speicher 13. Auch der zweite innere Leitungsverteilerabschnitt 39, der den Boden bildet, verfügt über eine Fluidleitung 59 von dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 zur Aufnahme bzw. zum verstellbaren Dämpfventil 19 und über eine Fluidleitung 61 von der Aufnahme zum Speicher 15. Es ist offensichtlich, dass die größten Fluidleitungsabschnitte der 1 in der konstruktiven Ausführung über interne Kanäle gebildet werden, so dass dafür keine externen Schlauchleitungen notwendig sind. Die 2 zeigt zusätzlich, dass jeder äußere Leitungsverteilerabschnitt 41; 43 einen separaten Fluidfüllanschluss mit einem Sperrventil 67; 69 aufweist.
  • Die 4 und 5 zeigen beispielhaft den äußeren Leitungsverteilerabschnitt 41 mit dem verstellbaren Dämpfventil 17 und dem Fluidfüllanschluss 63. Des Weiteren verfügt jeder Leitungsverteilerabschnitt über ein willkürlich verstellbares Sperrventil 67; 69. Beispielhaft wird das Sperrventil 67 von einem Kugelhahn gebildet.
  • Die äußeren Leitungsverteiler 41; 43 weisen jeweils einen Fluidanschlusskopf auf, die zueinander weisend ausgerichtet sind. Jeder Fluidanschlusskopf verfügt über den Fluidfüllanschluss 63; 65, der auch gleichzeitig den Leitungsanschluss für die Pumpeinrichtung 21 darstellt. Es ist vorgesehen, dass die Pumpeinrichtung 21 und die die Pumpeinrichtung mit den Leitungsverteilern verbindenden Fluidleitungen 23; 25 als eine mit Arbeitsmedium vorgefüllte Baueinheit ausgeführt sind. Diese können dann an die bereits über die Fluidfüllanschlüsse vorgefüllte Baueinheit, umfassend die Bauteile innerhalb des Behälterrohres 29, angeschlossen werden. Optional kann noch ein Entlüftungsanschluss 75 vorgesehen sein, der geringe gasförmige Anteile entweichen lässt.
  • Für die Montage wird der Arbeitszylinder 3 mit seinen inneren und äußeren Bauteilen bestückt und mit Arbeitsmedium gefüllt. Abschließend werden die Sperrventile 67; 69 geschlossen. Dieses Aggregat kann nun im Fahrzeug eingesetzt und fixiert werden. In einem separaten Arbeitsschritt kann die Pumpeinrichtung 21 mit den Fluidleitungen 23; 25, dargestellt in der 1, an die Fluidfüllanschlüsse 63; 65 der äußeren Leitungsverteilerabschnitte 41; 43 angeschlossen werden. Bei Bedarf kann ein Entlüftungsvorgang durchgeführt werden. Die flexiblen Fluidleitungen 23; 25 zwischen der Pumpeinrichtung 21 und dem Behälterrohr 29 bzw. den äußeren Leitungsverteilerabschnitten 41; 43 ermöglichen eine individuelle Anpassung der Bauteilanordnung und Ausrichtung innerhalb eines Fahrzeugaufbaus.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Aktuator 61 Fluidleitung
    3
    Arbeitszylinder 63 Fluidfüllanschluss
    5
    Kolbenstange 65 Fluidfüllanschluss
    7
    Kolben 67 Sperrventil
    9
    kolbenstangenseitiger Arbeitsraum 69 Sperrventil
    11
    kolbenstangenferner Arbeitsraum 71 Fluidanschlusskopf
    13
    Speicher 73 Fluidanschlusskopf
    15
    Speicher 75 Entlüftungsanschluss
    17
    verstellbares Dämpfventil
    19
    verstellbares Dämpfventil
    21
    Pumpeinrichtung
    23
    Fluidverbindung
    25
    Fluidverbindung
    27
    Zwischenrohr
    29
    Behälterrohr
    31
    Leitungsverteiler
    33
    Leitungsverteilerabschnitt
    35
    Leitungsverteilerabschnitt
    37
    erster innerer Leitungsverteilerabschnitt
    39
    zweiter innerer Leitungsverteilerabschnitt
    41
    erster äußerer Leitungsverteilerabschnitt
    43
    zweiter äußerer Leitungsverteilerabschnitt
    45
    Aufnahme
    47
    Aufnahme
    49
    Bandspannelemente
    51
    Ringkanal
    53
    Ringkanal
    55
    Radialkanal
    57
    zweite Fluidleitung
    59
    Fluidleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012202100 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Hydropneumatischer Aktuator (1), umfassend einen Arbeitszylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) mit einem Kolben (7) axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben (7) den Arbeitszylinder (3) in einen kolbenstangenseitigen (9) und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (11) unterteilt und beide Arbeitsräume (9; 11) jeweils an einen separaten Speicher (13; 15) angeschlossen sind, wobei ein bei einer Kolbenstangenbewegung verdrängtes Dämpfmedium für jede Verdrängerbewegung unter Zwischenschaltung jeweils eines verstellbaren Dämpfventils (17; 19) über einen Leitungsverteiler (31) dem jeweiligen Speicher (13; 15) zuführbar ist und beide Arbeitsräume (9; 11) über eine Fluidverbindung mit einer Pumpeinrichtung (21) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unabhängige Leitungsverteilerabschnitte (31; 33) mit einer Aufnahme (45; 47) für verstellbare Dämpfventile (17; 19) ausgeführt sind.
  2. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsverteilerabschnitt (31; 33) zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein innerer Leitungsverteilerabschnitt (37; 39) jeweils einen endseitigen Verschluss des Arbeitszylinders (3) bildet und ein äußerer Leitungsverteilerabschnitt (41; 43) die Aufnahme (45; 47) für das verstellbare Dämpfventil (17; 19) aufweist.
  3. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Leitungsverteiler (41; 43) zumindest in Grenzen in Umfangsrichtung zum Arbeitszylinder (3) positionierbar sind.
  4. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Leitungsverteilerabschnitt (33; 35) jeweils ein separater Fluidfüllanschluss (63; 65) mit einem Sperrventil (67; 69) ausgeführt ist.
  5. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidfüllanschluss (63; 65) den Leitungsanschluss für die Pumpeinrichtung (21) darstellt.
  6. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Speicher (13; 15) ringförmig um Arbeitszylinder (3) angeordnet sind.
  7. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Arbeitszylinder (3) einhüllendes Behälterrohr (29) und zumindest einer der inneren Leitungsverteilerabschnitte (37; 39) im Wesentlichen eine identische Anschlusskontur aufweisen.
  8. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidleitungsanschluss (63; 65) unter Umgehung des verstellbaren Dämpfventils (17; 19) in den Speicher (13; 15) ausgeführt ist.
  9. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Leitungsverteiler (41; 43) jeweils einen Fluidanschlusskopf (71; 73) aufweisen, wobei die Fluidanschlussköpfe (71; 73) der beiden Leitungsverteiler (33; 35) zueinander weisend ausgerichtet sind.
  10. Hydropneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (21) und die Pumpeinrichtung (21) mit den Leitungsverteilern (33; 35) verbindenden Fluidleitungen (23; 25) als eine mit Arbeitsmedium vorgefüllte Baueinheit ausgeführt sind.
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