DE10329005B3

DE10329005B3 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE10329005B3
Application number: DE10329005A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-06-28
Also published as: KR20050001313A; US20040262826A1; KR101019522B1; US7036802B2

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 Gaspolster 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, wobei die Hochdruckkammer mit einer in der Kolbenstangenführung angeordneten Strömungsverbindung verbunden ist, und eine im Außenrohr angeordnete Füllbohrung im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung mit der Strömungsverbindung korrespondiert und die Niederdruckkammer mit einer im Außenrohr angeordneten Füllbohrung zusammenwirkt und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die beiden Füllbohrungen verschlossen werden, wobei die in die Niederdruckkammer hineinragende Pumpenstange mit einer Gassperrvorrichtung versehen ist.

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 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, und eine im Außenrohr angeordnete Füllbohrung im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung mit der Strömungsverbindung korrespondiert und die Niederdruckkammer mit einer im Außenrohr angeordneten Füllbohrung zusammen wirkt und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die beiden Füllbohrungen verschlossen werden.

Es sind bereits derartige Federbeine bekannt (z.B. DE 101 04 358 C1 ), bei denen ein Zwischenboden die Hochdruckkammer zur Niederdruckkammer voneinander trennt und wobei an diesem Zwischenboden eine Pumpenstange befestigt ist. Dieses Federbein lässt sich in zwei verschiedenen Positionen in einem Kraftfahrzeug einbauen, nämlich einmal indem die Kolbenstange nach oben (2) oder nach unten (1) eingesetzt werden kann. Hauptsächlich werden jedoch solche Federbeine in der Weise eingebaut, dass die Kolbenstange nach unten am Fahrwerk angeordnet ist und das Gehäuse am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass die ungefederten Massen klein gehalten werden sollen. Die Herstellung dieser Bauart ist jedoch äußerst problematisch, da sie liegend erfolgen muss (3, 4 der DE 101 04 358 C1 ). Beim Gasfüllvorgang muss sich das Dämpfungsmittel der Hochdruckkammer zum Druckausgleich mit dem Dämpfungsmittel der Niederdruckkammer über die freie Ablassbohrung austauschen, dabei darf das Druckgas aus der Niederdruckkammer nicht in den Pumpenraum gelangen, denn sonst kommt es zu Funktionsstörungen der eigentlichen Pumpe. Darüber hinaus bedeutet die waagerechte Montage eines Federbeines sowohl bei der Gasbefüllung als auch beim Einbau der Innenteile in das Außenrohr einen erheblichen Aufwand. Der Platzbedarf einer Montagelinie für die Herstellung von Federbeinen in liegender Bauweise ist demnach entsprechend groß.

Übliche Federbeine anderer Bauart werden in senkrechter Bauweise montiert ( DE 44 12 842 A1 ). Derartige Federbeine lassen sich einfach montieren, wobei der Aufwand der Montageeinrichtung niedrig gehalten werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zu schaffen, welches in seiner Bauart, hinsichtlich der ungefederten Masse sowie in der Montage bzw. dem Montageaufwand entsprechend günstig ausgebildet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die in die Niederdruckkammer hineinragende Pumpenstange mit einer Gassperrvonichtung versehen ist.

Hierbei ist von Vorteil, dass das Federbein entsprechend seiner Einbaulage befüllt werden kann und auch in gleicher Lage im Fahrzeug montierbar ist. Hierbei ist sichergestellt, dass das Druckgas aus der Niederdruckkammer bei der Befüllung nicht in den Pumpraum gelangen kann und somit nicht nur eine sichere Montage, sondern auch eine einwandfreie Funktionsfähigkeit des Federbeines nach der Montage gewährleistet ist.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass die Pumpenstange mit ihrem Ende in eine zylindrische Ausnehmung eines Sperrelementes hineinragt und vor dem axialen Einschieben eine Ausnehmung bildet. Vorteilhaft ist hierbei, dass vor der endgültigen Montage eine Strömungsverbindung geschaffen wird, die nach der endgültigen Montage durch axiales Verschieben dicht verschlossen wird.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass das am Ende der Pumpenstange angeordnete Sperrelement ein Rohrteil aufweist, welches bis in den Bereich des Zwischenbodens geführt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass das Rohrteil bei der entsprechenden Einbaulage ständig im Dämpfungsmittel der Niederdruckkammer verbleibt, so dass keine Möglichkeit für das Druckgas der Niederdruckkammer besteht, in den Pumpenraum zu gelangen.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Pumpenstange koaxial von einem Rohrteil umgeben ist und einen Kanal bildet, der vom Ende der Pumpenstange in den Bereich des Zwischenbodens verläuft. Hierbei ist von Vorteil, dass es sich um eine einfache Bauart einer Gassperrvorrichtung handelt, bei der lediglich um das Ende der Pumpenstange koaxial zur Bildung einer Strömungsverbindung ein weiteres Rohrteil fixiert wird, so dass auch bei dieser Ausführung im eingebauten Zustand kein Druckgas in den Pumpenraum gelangen kann.

Zur Bildung einer mehrteiligen Gassperrvorrichtung ist vorgesehen, dass das Ende der Pumpenstange mit einer Kappe abdichtet verschlossen ist.

Zur Erzielung einer einwandfreien Abdichtung ist vorgesehen, dass als Dichtung ein O-Ring vorgesehen ist.

Zur Erzielung einer Steckverbindung, welche sich während der Montage der einzelnen Bauteile selbst in die entsprechende Arbeitsposition bringt, ist vorgesehen, dass das Rohrteil kraft- und/oder formschlüssig auf der Pumpenstange fixiert ist.

Zur einwandfreien Fixierung der Gassperrvorrichtung auf dem Endbereich der Pumpenstange wird der Boden des Gehäuses des Federbeines zur Hilfe genommen, indem sich die Gassperrvorrichtung bei axialen Einschieben der Kolbenstangenführung am Boden des Außenrohres abstützt und beim weiteren axialen Einschieben der Kolbenstangenführung in eine Arbeitsposition gelangt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Federbein als ganzes im Schnitt
2 und 3 die einzelnen Montageschritte des Federbeines zusammen mit der Gassperrvorrichtung im Schnitt
4 bis 7 eine Variante einer Gassperrvorrichtung in ihren Einzelteilen im Schnitt
8 bis 11 eine weitere Ausführungsform einer Gassperrvorrichtung ebenfalls als Einzelheit im Schnitt dargestellt.
Das in 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein 1 besteht im wesentlichen aus dem an der Kolbenstange 3 angeordneten Dämpfungskolben 2, der den Arbeitszylinder 25 in zwei Arbeitsräume unterteilt. Koaxial um den Arbeitszylinder 25 ist die Hochdruckkammer 9 sowie ein Trennelement 11 angeordnet, welches mit Druckgas beaufschlagt wird. In axialer Richtung begrenzt der Zwischenboden 12 die Hochdruckkammer 9 gegenüber der Niederdruckkammer 4. In der Niederdruckkammer 4 ist Druckgas und Dämpfungsmittel ohne eine separate Abtrennung aufgenommen.
Bei dem in 1 dargestellten Federbein 1 ist die Einbauposition im Fahrzeug dargestellt, wobei die den Dämpfungskolben 2 tragende Kolbenstange 3 nach unten gerichtet ist. Durch Ein- und Ausfedern der Kolbenstange 3 wird Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 4 über die Gassperrvorrichtung 5 bzw. dem Saugrohr 6 und der Pumpenstange 7 in den Pumpenraum 8 gefördert und von da aus in die Hochdruckkammer 9 weitergeleitet. Die Förderung von Dämpfungsmittel wird durch die Rückschlagventile 10 gewährleistet. Die Niederdruckkammer 4 sowie die Hochdruckkammer 9 sind sowohl mit Dämpfungsmittel als auch mit Gas gefüllt, wobei in der Hochdruckkammer 9 ein Trennelement 11 das Dämpfungsmittel vom Druckgas trennt. Ein Zwischenboden 12 trennt die Hochdruckkammer 9 von der Niederdruckkammer 4 und fixiert zusätzlich noch die Pumpenstange 7. Eine Kolbenstangenführung 13 schließt das Federbein 1 gegenüber der Atmosphäre dichtend ab. Das Federbein wird durch den Bypaß 14 und die Ablassbohrung 15 gesteuert, die für die dynamische Niveauregelung zuständig sind, wobei das wegabhängige Freiwerden der Ablassbohrung 15 einen Druckausgleich zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckkammer 9, 4 herbeiführt. Der Bypaß 14 wirkt dabei wegabhängig und dient der Niveaufindung des Fahrzeugaufbaus, er unterbindet ein weiteres Hochpumpen des Fahrzeugaufbaus, da durch einen Druckausgleich im Pumpraum 8 in dieser Position ebenfalls der gleiche Druck herrscht.
Die 2 zeigt das mit Dämpfungsmittel und Druckgas befüllte Federbein 1 in seiner Montageposition. Sämtliche Innenteile sind dabei in die Position zur Befüllung gebracht worden und werden über einen Niederhalter in der Montagemaschine (nicht dargestellt) gegen Austreten aus dem Gehäuse gesichert. Es wird zunächst ein Teil des Dämpfungsmittels in die Niederdruckkammer 4 eingefüllt, anschließend die Innenteile in das Gehäuse eingebracht und der Rest des Dämpfungsmittels in die Hochdruckkammer 9 eingefüllt, wobei anschließend durch weiteres axiales Einbringen der Innenteile die Position gemäß 3 eingenommen wird. Durch die beiden Füllöffnungen 19 in der Niederdruckkammer 4 und der Hochdruckkammer 9 wird nun das Druckgas zugeführt. Damit ist die Niederdruckkammer 4 sowie die Hochdruckkammer 9 mit Dämpfungsmittel und Gas in der richtigen Gesamtmenge befüllt, jedoch ist das Dämpfungsmittel noch nicht entsprechend im Federbein 1 verteilt. Durch den jetzt herrschenden Innendruck im Federbein 1 wird der Dämpfungskolben 2 nach außen gedrückt und damit die Ablassbohrung 15 freigestellt. Über die Ablassbohrung 15 und die Pumpenstange 7 erfolgt ein Druckausgleich, so dass sich das Gas und das Dämpfungsmittel entsprechend seiner druckbeaufschlagten Flächen in die richtigen Kammern verteilt. Hierbei darf jedoch kein Druckgas in die Pumpenstange 7 bzw. den Pumpraum 8 gelangen, da sonst bei der Pumpprüfung Störungen entstehen. Zu diesem Zweck wurde bei diesem Federbein 1 eine Gassperrvorrichtung 5 vorgesehen, die am unteren Ende der Pumpenstange 7 bzw. des Saugrohres 6 angebracht ist und in das Dämpfungsmittel eintaucht. Die Gassperrvorrichtung 5 weist im Bereich des Dämpfungsmittels eine absperrbare Ausnehmung 16 auf, durch die das Dämpfungsmittel in Richtung Ablassbohrung 15 fließen kann. Der Kanal 17 ist dabei druckausgeglichen, so dass kein Druckgas durch strömen kann.
Die 3 zeigt das Federbein 1, in dem die gesamten Innenteile axial bis zum Anschlag 18 eingeschoben wurden und die beiden Füllbohrungen 19 durch eine entsprechende Dichtung des Zwischenboden 22 bzw. eine Dichtung der Kolbenstangenführung 13 verschlossen sind. Das Außenrohr ist im Bereich der Kolbenstangenführung 13 durch teilweise oder eine gesamte Bördelung kraftschlüssig verformt.
Durch dieses axiale Einschieben der Innenteile wird ebenfalls die absperrbare Ausnehmung 16 der Gassperrvonichtung 5 geschlossen, in dem die Gassperrvorrichtung 5 am Boden 24 des Federbeines anschlägt, so dass sich das Saugrohr 6 in die Gassperrvorrichtung eindrückt, so lange bis die absperrbare Öffnung 16 verschlossen ist.
Nun wird das Federbein 1 zum Einbau in ein Fahrzeug gedreht, so dass die Kolbenstange nach unten zeigt, damit befindet sich das Dämpfungsmittel, wie 1 zeigt, in der Niederdruckkammer 4 am Bereich des Zwischenbodens 12 und der Bereich der Gassperrvorrichtung 5 ist von Druckgas umgeben. Der Endbereich des Kanales 17 in Form eines Rohrteiles 21 taucht dann in das Dämpfungsmittel ein und das Druckgas im oberen Bereich der Niederdruckkammer 4 gelangt nicht in den Pumpraum 8, so dass aufgrund der Gassperrvorrichtung 5 im Fahrbetrieb des Fahrzeuges kein Druckgas angesaugt werden kann.
Aus den 4 und 5 sind weitere Varianten einer Gassperrvorrichtung 5 dargestellt, die im Endbereich des Saugrohres 6 angeordnet sind. Auch hier kann beim Gasfüllvorgang das Dämpfungsmittel durch die absperrbare Öffnung 16 im Saugrohr 6 aufsteigen, wobei der Saugkanal 17 aufgrund der noch offenen, aber absperrbaren, Öffnung 16 druckausgeglichen ist. Sind die Innenteile auf den Anschlag 18 aufgefahren (5) sind auch die absperrbaren Öffnun gen 16 geschlossen und das Federbein 1 kann zum Einbau in das Fahrzeug gedreht und in dieser Position in Betrieb genommen werden.
Die 6 und 7 zeigen als Einzelheit die in 4 und 5 dargestellte Gassperrvorrichtung 5, wobei das Saugrohr 6 mit einem Rohrteil 21 koaxial umgeben ist, dabei wird durch axiales Einschieben der Bauteile die entsprechende Haltevorrichtung 26 zur Fixierung des Rohrteiles 21 am Saugrohr 6 herangezogen. Ein Verschlussteil 27 sorgt für einen entsprechenden Verschluss des unteren Endes des Saugrohres 6.
Ein derartiges Verschließen des unteren Endes des Saugrohres 6 bzw. des Rohrteiles 21 wird in den 8 bis 11 durch eine entsprechende Kappe 23 vorgenommen. Ansonsten ist diese Gassperrvorrichtung 5 mit den Ausführungsbeispielen gemäß der 4 bis 7 vergleichbar.

1: Federbein
2: Dämpfungskolben
3: Kolbenstange
4: Niederdruckkammer
5: Gassperrvorrichtung
6: Saugrohr
7: Pumpenstange
8: Pumpraum
9: Hochdruckraum
10: Rückschlagventil
11: Trennelement
12: Zwischenboden
13: Kolbenstangenführung
14: Bypass
15: Ablassbohrung
16: absperrbare Ausnehmung
17: Kanal
18: Anschlag
19: Füllbohrung
20: Dichtung
21: Rohrteil
22: Zwischenbohrung
23: Kappe
24: Boden
25: Arbeitszylinder
26: Haltevorrichtung
27: Verschlußteil

Claims

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 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, und eine im Außenrohr angeordnete Füllbohrung im nicht vollständig montierten Zustand der Kolbenstangenführung mit der Strömungsverbindung korrespondiert und die Niederdruckkammer mit einer im Außenrohr angeordneten Füllbohrung zusammen wirkt und dass nach axialem Einschieben der Kolbenstangenführung in das Außenrohr die beiden Füllbohrungen verschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Niederdruckkammer (4) hineinragende Pumpenstange (7) mit einer Gassperrvorrichtung (5) versehen ist.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenstange (7) mit ihrem Ende in eine zylindrische Ausnehmung eines Sperrelementes (5) hineinragt und vor dem axialen Einschieben eine Ausnehmung (16) bildet.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das am Ende der Pumpenstange angeordnete Sperrelement (5) ein Rohrteil (21) aufweist, welches bis in den Bereich des Zwischenbodens (22) geführt ist.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenstange (7) koaxial von einem Rohrteil (21) umgeben ist und einen Kanal (17) bildet, der vom Ende der Pumpenstange (7) in den Bereich des Zwischenbodens (22) verläuft.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Pumpenstange (7) mit einer Kappe (23) abdichtet verschlossen ist.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtung (20) ein O-Ring vorgesehen ist.
Federbein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (21) kraft- und/oder formschlüssig auf der Pumpenstange fixiert ist.
Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gassperrvorrichtung (5) bei axialen Einschieben der Kolbenstangenführung (13) am Boden (24) des Außenrohres abstützt und beim weiteren axialen Einschieben der Kolbenstangenführung (13) in eine Arbeitsposition gelangt.