DE1430487C - Selbstpumpendes hydropneumatisches P derbein mit innerer Niveauregelung fur Fahr zeuge - Google Patents
Selbstpumpendes hydropneumatisches P derbein mit innerer Niveauregelung fur Fahr zeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung
für Fahrzeuge mit einem in einem flüssigkeitsgefüllten Federungszylinder verschiebbaren Federungskolben,
der den Federungszylinder in einen mit einem hydropneumatischen Speicher verbundenen stirnseitigen
Raum und in einen mit einem Vorratsraum für die Flüssigkeit verbundenen kolbenstangenseitigen Raum
unterteilt und der an einer Kolbenstange befestigt ist, die sich relativ zur Federbeinachse neigen kann,
und mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen Pumpe, die einen an einer Dämpfungszwischenwand zwischen dem stirnseitigen Raum des
Federungszylinders und dem die eigentliche Feder darstellenden hydropneumatischen Speicher befestigten,
über den größten Teil seiner Länge zylindrischen Pumpenkolben aufweist, der mit einer zu
einem Pumpenauslaßventil führenden Axialbohrung versehen ist und der in einen am Federungskolben
angeordneten, ein Pumpensaugventil aufweisenden Pumpenzylinder eintaucht.
Bei bekannten Federbeinen (Zeitschrift »Kraftfahrzeugtechnik«, Jg. 1960, H. 1, S. 8 Bildl; österreichische
Patentschrift 231289) ist die Kolbenstange relativ zur Federbeinachse nicht neigbar. Der Pumpenkolben
ist zylindrisch ausgebildet. Da Federbeine starken horizontalen Stößen ausgesetzt sind, wird
der Federungszylinder und damit auch der fest mit ihm verbundene Pumpenkolben gegenüber dem fest
mit dem Federungskolben verbundenen Pumpenzylinder seitlich verlagert, so daß Pumpenzylinder
und Pumpenkolben nicht mehr genau aufeinander ausgerichtet sind. Bei den bekannten Federbeinen
wäre.damit ein reibungsloses Zusammenwirken von Pumpenkolben und Pumpenzylinder nicht mehr gewährleistet.
Zumindest würden sehr starke seitliche Kräfte entstehen, die zu einer raschen Abnutzung
von Pumpenkolben und Pumpenzylinder führen. Hinzu kommt, daß beim Eindringen des Pumpenkolbens
in den Pumpenzylinder die Pumpwirkung plötzlich einsetzt, wodurch hydraulische Schläge entstehen,
die sich ungünstig auf die Federungseigenschaften auswirken und die auch von starken Geräuschen
begleitet sind.
Ferner ist ein hydropneumatisches Federbein bekannt (französische Patentschrift 1356 920), das
nicht selbstpumpend ist, bei dem jedoch der Durchtrittsquerschnitt einer Düse für den Durchlaß der im
Federungszylinder enthaltenen Flüssigkeit mittels einer Düsennadel von über ihre Länge veränderlichem
Querschnitt gesteuert wird. Die Düsennadel ist fest mit dem Federungskolben verbunden, während
sich die Düse an einem fest mit dem Federungszylinder verbundenen Teil befindet.
Bekannt sind auch selbstpumpende hydropneumatische Federbeine (deutsche Auslegeschriften
1 043 102, 1 117 412), bei denen der fest mit dem Federungskolben verbundene Pumpenkolben ständig
in den fest mit dem Federungszylinder verbundenen Pumpenzylinder eintaucht. Aus dieser Anordnung
ergibt sich, daß bereits bei kleinen Zusammendrückungei)
des Federbeines eine Pumpwirkung entsteht, was in der Regel nicht erwünscht ist. Entsprechendes gilt für ein weiteres bekanntes
Federbein (deutsche Auslegeschrift 1056 487),
bei dem der Pumpenkolben fest mit dem Federungszylinder und der Pumpenzylinder fest mit dem
Fcdcrungskolbcn verbunden ist, wobei ebenfalls
der Pumpenkolben ständig in den Pumpenzylinder eingreift.
Bei einem weiteren bekannten selbstpumpenden Federbein (französische Patentschrift 1207 540)
durchragt der fest mit dem Federungskolben verbundene Pumpenkolben den gesamten, fest mit dem
Federungszylinder verbundenen Pumpenzylinder. In den Pumpenzylinder sind Länngsnuten derart eingeschnitten,
daß die Pumpwirkung des Pumpenzylinder erst nach einer gewissen Durchfederung
einsetzt. Dieses Einsetzen der Pumpwirkung geschieht jedoch plötzlich, wodurch die bereits mehrfach
erwähnten Nachteile, die hydraulische Stöße mit sich bringen, auch hier vorhanden sind.
Schließlich ist auch ein Federbein der eingangs
genannten Gattung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1135 308). Bei diesem Federbein greift der Pumpenkolben
ständig in eine Führungsbohrung ein, die in der Verlängerung des Pumpenzylinders angeordnet
ist. Der eigentliche Pumpenzylinder beginnt oberhalb einer Querbohrung, die die Führungsbohrung und
das untere Ende des Pumpenzylinders rmt dem (
Vorratsraum für die Flüssigkeit verbindet. Wenn das Federbein bis zu einem gewissen Maß zusammengedrückt
ist, tritt der Pumpenkolben plötzlich in den Pumpenzylinder ein, wodurch, wie schon weiter oben
erwähnt, hydraulische Schläge und damit verbundene Geräusche auftreten können. Das plötzliche Einsetzen
der Pumpwirkung bei verhältnismäßig kleinen Federungsbewegungen ist unerwünscht, da sich die
Federungscharakteristik schlagartig ändert, was in der Regel nicht gewünscht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Federbein der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß das Eindringen des Pumpenkolbens in den Zylinder auch noch dann sicher möglich ist, wenn Pumpenkolben
und Pumpenzylinder wegen unvermeidlicher Herstellungsungenauigkeiten, Abnutzungserscheinungen
und Seitenkräften nicht genau aufeinander ausgerichtet sind. Unter diesen Bedingungen soll dennoch
eine gute Abdichtung zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpenzylinder bestehen. Hierbei soll die
Pumpwirkung je nach Eindringtiefe des Pumpenkolbens in den ihm zugeordneten Pumpenzylinder '
verschieden sein, d. h., die Pumpwirkung soll im Verlauf der Federungsausschläge progressiv zunehmen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Pumpenkolben ein dem Pumpenzylinder
zugekehrtes, konisch verjüngtes Ende aufweist und der Pumpenzylinder mit einem elastischen
Dichtring versehen ist, in den das konisch verjüngte Ende des Pumpenkolbens mit Spiel und dessen zylindrischer
Teil spielfrei eintauchen.
Bei einem so ausgebildeten Federbein läßt sich der Pumpenkolben auch noch dann leicht in den
Pumpenzylinder einführen, wenn infolge von Herstellungsungenauigkeiten oder Abnutzung die Achsen
von Pumpenkolben und Pumpenzylinder nicht mehr genau fluchten. Auch dann ist noch eine gute Abdichtung
gewährleistet, da sich der elastische Dichtring stets dicht an den Kolben anlegen kann. Der
Hauptvorteil des neuen Federbeines besteht jedoch darin, daß die Pumpwirkung progressiv ist. Diese
Wirkung entsteht dadurch, daß bei kleinen Zusammendrückungen des Federbeines zunächst das
konisch verjüngte Ende des Pumpenkolbens in den Pumpenzylinder eindringt, wobei zwischen dem Dichtring
und dem Kolben ein größeres Spiel verbleibt.
Dieses Spiel wird immer kleiner, je weiter der Kolben eindringt, bis es schließlich ganz verschwindet, wenn
sich der zylindrische Teil des Pumpenkolbens im Bereich des Dichtringes befindet. Hierdurch werden
plötzliche hydraulische Stöße vermieden, was sowohl für die Federungscharakteristik des Federbeines
günstig ist, als auch Geräuschentwicklungen vermeidet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der im Pumpenkolben mindestens eine
bis zu dessen Axialbohrung durchgehende Radialbohrung vorgesehen ist, mündet diese Radialbohrung
außen etwa auf der Höhe des Übergangs vom zylindrischen Teil des Pumpenkolbens zum konisch verjüngten
Ende. Die Anordnung einer oder mehrerer Radialbohrungen an der genannten Stelle dient zur
Vermeidung hydraulischer Stöße beim Herausziehen des Pumpenkolbens aus dem Pumpenzylinder.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Pumpenzylinder auf seiner dem Pumpenkolben zugekehrten
Seite durch eine zylindrische Manschette aus elastischem Werkstoff verlängert, die den Pum-
» penkolben mit radialem Spiel umgibt, wobei die Wandstärke der Manschette und das radiale Spiel so
gering sind, daß sich die Manschette während des Saughubes der Pumpe elastisch an den Pumpenkolben
anlegt. Die Manschette bildet eine gegenüber dem Pumpenkolben während dem Saughub abdichtende
Verlängerung des· Pumpenzylinders oberhalb des elastischen Dichtring*es, durch die der Saughub eine
größere wirksame Länge erhält als der Druckhub.
Die Manschette kann in ihrer Wand ein Loch oder mehrere Löcher aufweisen, die in axialer Richtung
einen Abstand voneinander haben, damit sich beim Eintauchen des Pumpenkolbens in den Pumpenzylinder
der Druck in diesem progressiv erhöht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen
erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen diametralen Schnitt durch ein Federbein gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 2 einen diametralen Schnitt durch ein Federbein gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
F i g. 3 einen diametralen Schnitt durch ein Einlaßventil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einem gegenüber den F i g. 1 und 2 vergrößerten Maßstab.
In F i g. 1 ist ein hydropneumatisches Federbein mit selbsttätiger Niveauregelung gezeigt. Dieses erfindungsgemäße
Federbein dient zur Abfederung eines Fahrzeugrades. Das Federbein besteht im wesentlichen
aus einem hydropneumatischen Speicher 1, der eine bestimmte Menge eines komprimierten Gases
enthält, das durch eine Membran 2 abgeschlossen ist, und einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Federungszylinder 3, der sowohl fest mit der Karosserie des
Fahrzeuges als auch fest mit dem hydropneumatischen Speicher 1 verbunden ist. Im Federungszylinder 3
kann sich ein Federungskolben 4 verschieben, der mittels einer Kolbenstange 5 mit einem Fahrzeugrad
verbunden ist. Der Federungszylinder 3 enthält auch eine Dämpfungszwischenwand 6, die als Stoßdämpfer
wirkt und zu diesem Zweck in bekannter Weise mit zwei in entgegengesetzter Richtung öffnenden Ventilen
6o und 6b versehen ist. Der Federungszylinder 3
ist an seinem unteren Ende an einer Schale 7 befestigt, die mittels einer auch an der Kolbenstange 5
befestigten Membran 8 abgeschlossen ist. Der auf diese Weise gebildete, unterhalb des Federungskolbens
4 liegende und in seiner Größe veränderliche Raum 9 ist über eine Leitung 10, die biegsam sein
kann, mit einem Vorratsbehälter 11 verbunden. Der Vorratsbehälter 11 ist teilweise mit Flüssigkeit gefüllt
und steht mit der Umgebungsluft in Verbindung
ίο (der Vorratsbehälter ist in einem wesentlich kleineren
Maßstab dargestellt als die übrigen Teile des Federbeines).
An der Wand des Federungszylinders 3 ist ein Rohr 12 angelötet, und zwar an einer Stelle, an der
die Zylinderwand über eine öffnung 12 a durchbrochen ist. Die öffnung 12a wird vom Federungskolben 4 abgedeckt, wenn das Federbein seine Normallage
einnimmt. Das Rohr 12 ist mit seinem anderen Ende 126 an der Schale 7 befestigt. Das Rohr 12
bildet also eine Umgehungsleitung für den Federungskolben 4, wenn dieser sich bis auf die Höhe der
öffnung 12 a oder noch über diese Stellung hinaus nach unten bewegt hat. —
Die Dämpfungszwisohenwand 6 ist ^mit einem
Pumpenkolben 13 verbunden, der gleichzeitig als axialer Verbindungsbolzen zum Zusammenhalten der
verschiedenen, sie bildenden Teile dienen kann. Dieser Pumpenkolben hat eine Axialbohrung 14 und
ein an seinem oberen Ende angeordnetes Auslaßventil, das in einfacher Weise durch eine ringförmige
Dichtung 15 mit in einer Richtung verformbarer Lippe bestehen kann, wobei diese Lippe radiale Bohrungen
15' verdeckt und bei einer Strömung der Flüssigkeit in Richtung zum hydropneumatischen Speicher 1
öffnet. Der Querschnitt des Pumpenkolbens 13 nimmt an seinem Ende nach oben zu. In F i g. 1 ist ein
konisch verjüngtes Ende 16 dargestellt, ohne daß jedoch dies die einzige in Betracht kommende Form
wäre. Außerdem enthält der Pumpenkolben Radialbohrungen 14a kleinen Durchmessers, die die Axialbohrung
14 mit der Außenfläche des Pumpenkolbens 13 verbindet, und zwar vorzugsweise in dem Bereich,
in dem sich der zylindrische Teil der Kolbenaußenseite an das im Durchmesser von unten nach oben
zunehmende konisch verjüngte Ende 16 anschließt.
Mit dem Pumpenkolben 13 wirkt ein zweiteiliger
Pumpenzylinder zusammen. Ein Pumpenzylinderunterteil 17 ist fest mit der Kolbenstange 5 und dem
Federungskolben 4 verbunden und kann im übrigen als Verbindungsbolzen für die beiden genannten
Teile dienen.
Am unteren Ende des Pumpenzylinderunterteiles 17 ist ein Ansaugventil vorgesehen, das gemäß einer
ersten Ausführungsform durch mehrere Kugeln 18 gebildet ist, die durch eine von einem Druckstück 20
in durchgebogenem Zustand gehaltene Scheibe 19 auf ihrem Sitz gehalten sind. Mit dieser Ventilbauart erhält
man auf einfache Weise gleichzeitig sowohl einen großen Querschnitt als auch gute Dichtheit.
An das Pumpenzylinderunterteil 17 ist ein Pumpenzylinder 21 angelenkt, der im unteren Bereich eine
sphärische Zone 22 aufweist, die mittels eines Gewinderinges 23 unter Zwischenlcgung einer ringförmigen
Dichtung 24 so am Pumpenzylinderunterteil 17 gehalten ist, daß die Verbindung ein Kugelgelenk
darstellt. Der Pumpenzylinder 21 ist mit einem Kopfstück 25 versehen, das sein oberes Ende im Federungszylinder
3 führt. Das untere Ende des Pumpen-
Zylinders 21 ist durch den Federungskolben 4 geführt. Im Kopfstück ist ein Dichtring 26 untergebracht.
Dieser Dichtring kann die Form einer einfachen Membran haben, die mittels eines Gewinderinges 27
zwischen dem Kopfstück 25 und einem Stützring 28 gehalten ist, der das Abscheren während der Montage
verhindert. Im freien Zustand hat der Dichtring 26 eine öffnung, deren Durchmesser kleiner ist als der
Durchmesser des Pumpenkolbens 13 am zylindrischen Teil des Pumpenkolbens gemessen. Der Dichtring 26
kann bei seiner Deformation durch abgerundete Kanten des Kopfstückes 25 und des Stützringes 28,
zwischen denen er gehalten ist, geführt sein.
Wenn sich die Dichtlippe des Federungskolbens 4 auf der Höhe der öffnung 12 a befindet, besteht ein
beträchtliches radiales Spiel zwischen dem Dichtring 26 und dem Pumpenkolben 13. Dieses Spiel verringert
sich, wenn der Federungskolben 4 weiter so ansteigt, bis zuletzt kein Spiel mehr besteht. In dieser
Stellung berührt der Dichtring den Pumpenkolben 13 in dem Bereich, in dem das konisch verjüngte Ende
16 in den zylindrischen Teil des Pumpenkolbens übergeht.
Die Wirkungsweise eines solchen Federbeines ist auf Grund der vorhergehenden Beschreibung leicht
zu verstehen, wenn dabei in Betracht gezogen wird, daß sich der Vorratsbehälter 11 in Wirklichkeit auf
einem Niveau befindet, das mindestens ebenso hoch liegt, wie die Schale 7 oder sogar so hoch wie der
hydropneumatische Speicher 1.
Schwingbewegungen des Federungskolbens 4 um seine normale Gleichgewichtslage in der Nähe der
öffnung 12 a des Rohres 12 im Federungszylinder 3 werden durch die Ventile 6 a und 66 gedämpft, wobei
das Spiel zwischen dem Pumpenkolben 13 und dem Dichtring 26 bei kleinen Schwingbewegungen einen
Durchgangsquerschnitt ergibt, der wesentlich größer ist als der Durchgangsquerschnitt der Ventile 6 a und
66. Diese Schwingungen haben zur Folge, daß der Federungskolben 4 periodisch unter die öffnung 12 a
gelangt, wodurch Druckflüssigkeit aus dem hydropneumatischen Speicher 1 nach und nach über das
Rohr 12 in den Raum 9 gelangen kann. Da jedes Entweichen von Flüssigkeit eine Aufwärtsbewegung
des Federungskolbens 4 zur Folge hat, wird die öffnung 12 a während einer immer kürzer werdenden
Zeit geöffnet, wobei gleichzeitig die Pumpe immer stärker in Tätigkeit tritt.
Jede Schwingung, deren Amplitude nach oben den Leerlaufweg der Pumpe übersteigt, bewirkt das Ingangsetzen
der Pumpe und das Zuführen einer gewissen Flüssigkeitsmenge durch das durch die ringförmige
Dichtung 15 gebildete Auslaßventil in den hydropneumatischen Speicher 1 auch dann, wenn das
Federbein sich in seiner normalen Gleichgewichtslage befindet. Wenn das Federbein aus dieser normalen
Gleichgewichtslage herausgedrückt ist, tritt die Pumpe naturgemäß auch bei Schwingungen in Tätigkeit,
deren Amplitude kleiner als der Leerlaufweg ist. Der Rückweg des Pumpenkolbens nach einem solchen
Ausschwingen hat die Füllung des Pumpenzylinders mit aus dem Raum 9 kommender Flüssigkeit über
das durch die Kugeln 18 gebildete Einlaßventil zur Folge.
Die Rudialbohrungcn 14« sind ein Mittel, um den
Druckausgleich zwischen dem Pumpenzylinder 21 und dein Federungszylinder 3 progressiv zu machen.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Zurückziehen des Pumpenkolbens 13 einen Geräusche hervorrufenden
hydraulischen Stoß ergibt, wenn der Dichtring 26 beim Entfernen des Pumpenkolbens 13 vom Dichtring
unter Druck steht, dieser Nachteil konnte durch die Radialbohrungen 14 a oder ein äquivalentes Mittel
beseitigt werden, ohne dadurch in einem wesentlichen Maß die Förderung der Pumpe zu vermindern.
Versuche haben gezeigt, daß eine derart einfach ausgebildete hydropneumatische Federung mit selbsttätiger
Niveauregelung einen großen Komfort bei kleinen Schwingungsausschlägen bietet. Der Einfluß
des Pumpens und der Dämpfung tritt erst bei mittelgroßen Schwingungsausschlägen auf. Diese
Schwingungsausschläge sind mit bedeutenden Beschleunigungswerten verbunden. Die Fahrgäste spüren
keinen Unterschied zwischen den Beanspruchungen des Stoßdämpfers und der Pumpe.
F i g. 2 betrifft eine Ausführungsform, bei der der zum Federungszylinder 3 koaxiale Federungskolben 4
ao an der Kolbenstange 5 mittels eines Kugelgelenkes
angelenkt ist. In Fig. 2 sind die Teile des Federbeines, die von der bereits beschriebenen ersterfAus- ,
führungsform nicht verschieden sind, mitten gleichen \
Bezugszahlen versehen. Abgewandelte Teile haben dieselbe, jedoch um 100 vermehrte Bezugszahl oder
sind mit einem neuen Index versehen. Neue Teile sind, beginnend mit der Bezugszahl 150, numeriert.
Bei dieser Ausführungsform sind der Pumpenkolben 13 und das im oberen Teil der sich durch den
Pumpenkolben erstreckenden Axialbohrung 14 untergebrachte Auslaßventil 115 unterhalb der Dämpfungszwischenwand 6 eingebaut. Die Dämpfungszwischenwand
6 trennt auch hier den Federungszylinder 3 vom hydropneumatischen Speicher 1, der ein als
eigentliche Feder wirkendes komprimiertes Gas enthält. Die aus der Pumpe über das Auslaßventil 115
austretende Flüssigkeit tritt in den Federungszylinder 3 ein. Selbstverständlich könnte man für den
Pumpenkolben auch einen vollkommen geschlossenen, aus einem Aufsatzunterteil 1506 und einem
Aufsatzoberteil 150 a bestehenden Aufsatz verwenden, der über eine axiale Bohrung des zum Zusammenbau
des Pumpenkolbens mit der Dämpfungszwischenwand 6 dienenden Bolzens mit dem hydro- (
pneumatischen Speicher 1 verbunden ist.
Der Abflußkanal hat die Form eines C-förmigen Rohres 12. Dieses ist durch Löten am Federungszylinder
3 befestigt und mündet in diesen, und zwar einerseits über eine öffnung 12 a, die unmittelbar
unterhalb der mittleren Normallage eines Dichtungsringes 159 des Federungskolbens 4 liegt, und andererseits
durch eine weitere öffnung an seinem unteren Ende 126, die in geeignetem Abstand unterhalb der
ersten liegt. Dieser Abstand ist kleiner als der Weg des Federbeines bei vollständiger Entlastung und
vorzugsweise auch kleiner als die während der Fahrt ausnahmsweise vorkommenden besonders großen
Federungsausschläge.
Der Federungskolben 4 hat mehrere Aufgaben und ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Seine
Dichtung und seine Führung im Federungszylinder 3 werden durch den eine Lippe aufweisenden Dichtungsring
159 bewirkt, der beispielsweise aus Gummi bestehen kann, und durch zwei Gleitringc 157 und
158, die beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehen können. Der Gleitring 157 und der Dichtungsring
159 sind auf einem Körper 155 des Federkolbcns, und zwar auf dessen oberem Teil, durch Fest-
schrauben eines Pumpenzylinders 154. befestigt, wobei
der Pumpenzylinder seinerseits an. seinem oberen Teil den elastischen Dichtring 26 und eine die Dichtheit
der Pumpe sicherstellende Manschette 151 trägt. "Die Manschette 151 besteht vorteilhafterweise aus
plastischem Material, z. B. aus Polyamid oder aus Polyoxymethylen. Sie enthält Löcher 152 und umgibt
das untere Ende des Pumpenkolbens 13 mit einem radialen Spiel, das klein genug ist, daß sich
die Manschette während des Saughubes der Pumpe elastisch gegen den Pumpenkolben legen kann. Die
Manschette ist am Pumpenzylinder 154 gleichzeitig mit dem elastischen Dichtring 26 mittels eines Bundes
153 befestigt, der mittels eines Gewinderinges 27
festgeklemmt ist.
Der.Gleitring 158 ist in gleicher Weise am unteren
Ende des Körpers 155 des Federungskolbens 4 befestigt, und zwar durch eine aufgeschraubte Kappe
156. Die Kappe 156 hat Durchbrüche 136 und eine axial etwas zurückgesetzte Auflageschulter 160, die
die Kolbenstange 5 des Federbeines mit so großem Spiel umgibt, daß die Winkelausschläge der Kolbenstange
5 nicht behindert werden. Am oberen Ende der Kolbenstange ist beispielsweise durch Verschraubung
ein Kopfteil 162 befestigt, das Durchlässe 163 und einen Ring 129 mit sphärischer Oberseite aufweist,
wobei dieser Ring mit einer ebenfalls sphärischen, unten am Körper 155 des Federungskolbens
vorgesehenen Schulter zusammenwirkt und ein Kugelgelenk bildet. Zwischen dem Kopfteil 162 und der
Auflageschulter 160 ist eine elastische Scheibe 161 angeordnet, die die Verbindung zwischen dem Federungskolben
4 und der Kolbenstange 5 in beiden Bewegungsrichtungen elastisch macht..
Der Körper 155 des Federungskolbens 4 ist über seine ganze Länge von einer abgestuften Bohrung
durchbrochen, die auch das Einlaßventil der Pumpe enthält. Dieses ist anders ausgebildet als das entsprechende
Einlaßventil nach F i g. 1, und zwar weist es eine Scheibe 119 auf, die mit einer Scheibe 134
zusammenwirkt, wobei letztere Scheibe von mehreren Löchern durchbrochen ist, die parallel zur Ventilachse
liegen. Die Scheibe 134 ist mittels eines Sprengringes 165 gegen eine ringförmige Dichtung 164 ge-V
halten.
Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 2 ergibt sich aus der Beschreibung der Wirkungsweise
der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Schwingungsausschläge des Fahrzeugrades relativ
zum Gestell oder der Karosserie des Fahrzeuges bewegen die Kolbenstange 5 und den Federungskolben 4
so, daß sich dieser in axialer Richtung relativ zum Federungszylinder 3 und dem Pumpenkolben 13 verschiebt.
Wenn sich das Rad relativ zum Fahrzeug nach oben bewegt, dringt der Pumpenkolben leicht
in den Pumpenzylinder 154 ein, da dessen Durchmesser am konisch verjüngten Ende 16 reduziert ist.
Der Druck im Inneren der Pumpe nimmt progressiv zu, bis der elastische Dichtring 26 den zylindrischen
Teil des Pumpenkolbens umgibt. In diesem Zeilpunkt drückt die Pumpe Flüssigkeit in den Federungszylinder
3. Während sich das Rad abwärts bewegt, folgt diesem Druckhub unmittelbar ein Saughub. Das Auslaßventil
115 schließt sich, während sich das durch die Scheibe 119 gebildete Einlaßventil ölTnet und
von aus dem Raum 9 unterhalb des Federungskolhcns
kommender Flüssigkeil durchströmt wird, die .in'den
Raum oberhalb des Federungskolbens aufsteigt. Der während des Ansaugens im Inneren der Pumpe herrschende
Unterdruck bewirkt ein Andrücken der Manschette 151 an den Pumpenkolben 13 und verlängert
so die Dichtung, die normalerweise durch den Dichtring 26 bewirkt wird. Die axial hintereinander
angeordneten Löcher 152 bewirken, daß der im Anschluß an den Saugvorgang stattfindende Wiederanstieg
des Druckes progressiv ist, wodurch das Geräusch wesentlich vermindert wird.
ίο Beispielsweise arbeitet die Pumpe mit einer Druckdifferenz
in der Gößenordnung von 20 kg/cm2. Die Manschette 151 hat beispielsweise einen Durchmesser
in der Größenordnung von 20 mm, und ihr diametrales Spiel zum zylindrischen Teil des Pumpenkolbens
13 ist ungefähr 0,05 mm. Bei einer Dicke der Manschette
151 zwischen 1 und 1,5 mm würde die Verkleinerung des Durchmessers der Manschette unter
der Wirkung des Unterdruckes theoretisch einen Wert von 0,2 mm erreichen, wenn der Pumpenkolben
und der diesen umgebende Flüssigkeitsfilm nicht vorhanden wäre. Hierdurch wird eine wirksame Abdichtung
zwischen dem Pumpenkolben und der Manschette erzielt, wodurch die Auswahl eines Plastikwerkstoffes
mit niedrigem Reibungskoeffizienten erleichtert wird.
Ein Abströmen von Flüssigkeit aus dem Federungselement über die Pumpe und das C-förmige Rohr 12
findet also nur dann statt, wenn sich der Dichtungsring 159 des Federungskolbens 4 unterhalb der oberen
Öffnung 12a und unterhalb der unteren öffnung am unteren Ende 12 b des Rohres befindet; dies begrenzt
die Entnahmemenge im Fall außergewöhnlich großer Federungsausschläge.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Ansaugventils.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Ansaugventils.
Bei dieser Ausführungsform hat das Ventil einen eine Zwischenwand 40 bildenden Grundkörper, die
in ihrer Mitte eine Führung aufweist und die vorzugsweise zwei Einstiche 40 h und 40g hat, die durch
mehrere Bohrungen 40/ miteinander verbunden sind. Am Grundkörper sind ringförmige Flächen vorgesehen,
deren Aufgabe weiter unten erläutert wird. Das Ventil enthält des weiteren eine bewegliche Einrichtung,
die durch einen Bolzen 41 zusammengehalten ist, wobei dieser Bolzen in der Führung der
Zwischenwand 40 verschiebbar ist. Weiter gehört zu der beweglichen Einrichtung eine kreisförmige
federnde Scheibe 44, die durch eine Schraubenmutter 42 unter Zwischenfügung einer Unterlegscheibe 43
gegen eine Schulter 41c des Bolzens 41 gedrückt ist.
Weiterhifi ist an der beweglichen Einrichtung eine kreisförmige Dichtscheibe 45 vorgesehen, die aus
einem deformierbaren Material besteht und durch die federnde Scheibe 44 über eine metallische Stützscheibe
46 gegen eine Schulter 41 α gedrückt ist. Schließlich ist noch eine sternförmige federnde
Scheibe 47 vorgesehen. Die im nicht gespannten Zustand plane Scheibe 44 hat vorteilhafterweise eine
Blechdicke von ungefähr 0,25 mm und wirkt mit einer ringförmigen Fläche 40</ der Zwischenwand 40
zusammen.
Die Dichtscheibe 45 besteht vorzugsweise aus einem elastischen 'Kunststoff, wie z. B. einer Gummisorlc
oder Polyurethan. Sie wirkt mit einem ringförmigen Ventilsitz 40 Λ zusammen.
Die sternförmige Scheibe 47 hat vorteilhafterweise eine Bleehdicke von ungefähr 0,10 mm. Diese Seheibe
47 wirkt mit ringförmigen -Flächen 40 </ und 40 c so-
009 Ä85/50
wie mit einem Kopf 41 b des Bolzens 41 zusammen und ist mit leichter Spannung eingebaut, durch die
der untere Rand der Dichtscheibe 45 gegen den Ventilsitz 40 b gedruckt wird.
Einer Aufwärtsbewegung des Pumpenzylinders 21 oder 154 entspricht ein Überdruck im Inneren dieses
Zylinders und eine Senkung der beweglichen Teile des Einlaßventils. Bei dieser Senkung verformt sich
die Scheibe 44, wobei ihr Rand auf der ringförmigen Fläche 40 a abgestützt bleibt. Die Dichtscheibe 45
verformt sich ebenfalls, wobei sie sich auf dem Ventilsitz 40 b abstützt, bis gegebenenfalls die Stützscheibe
46 an eine ringförmige Schulter 40 c zu liegen kommt. Damit ist das Einlaßventil geschlossen und die in die
Äxialbohrung 14 gedruckte Flüssigkeit öffnet das durch die ringförmige Dichtung 15 gebildete Auslaßventil
bzw. das Auslaßventil 115.
Wenn sich der Pumpenzylinder 21 oder 154 wieder nach unten bewegt und dadurch im Inneren der
Pumpe ein Unterdruck erzeugt wird, schließt sich das Auslaßventil, und das Einlaßventil öffnet sich,
wobei sich die sternförmige Scheibe 47 verformt, bis sie in Berührung mit der ringförmigen Fläche 4Od
kommt.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die elastische
Dichtscheibe 45 gegen die Drücke auf einem großen Teil ihrer Oberfläche geschützt ist und daß
Anschläge die Verformung der Scheiben begrenzen, so daß diese Scheiben sehr leicht biegbar sein können.
Die Scheibe 44 erleichtert im übrigen die Rückkehr des Ventils in seine Gleichgewichtsstellung.
Es ist auch möglich, das Rohr 12 durch eine innen im Zylinder angeordnete Nut zu ersetzen, die vorzugsweise
abgerundete Kanten hat; diese Nut bildet dann die Umgehungsleitung zur Umgehung des Federungskolbens
4. Die öffnung 12 kann aus mehreren Löchern kleinen Durchmessers bestehen. Eine solche
Ausführung ist unter Umständen deshalb vorteilhafter, weil dadurch das Eindrücken der elastischen
Lippe des Federungskolbens 4 in die öffnungen vermieden
wird. Man kann auch das freie Ende der Manschette 151 nach unten statt nach oben kehren,
wodurch diese Manschette mindestens teilweise zur Abdichtung der Pumpe während des Überleitens der
Flüssigkeit in das Innere des Federungszylinders 3 dienen könnte. Auch könnte man eine Manschette
mit zwei freien Enden und einer beispielsweise in der Längsmitte angeordneten Befestigungsschulter verwenden.
Eine solche Manschette kann eventuell den elastischen Dichtring 26 ersetzen. Im übrigen kann
man mehrere C-förmige Rohre 12 in verschiedenen Höhen anschließen oder mehrere äquivalente Nuten
im Inneren des Federungszylinders 3 vorsehen. Die in F i g. 2 dargestellte Befestigung des Federungskolbens 4 ermöglicht die Drehung des Kolbens um
seine Achse; durch eine solche Verdrehmöglichkeit kann eine lokale Abnutzung infolge der genannten
Nuten vermieden werden.
Claims (8)
1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung für Fahrzeuge
mit einem in einem flüssigkeitsgefüllten Federungszylinder verschiebbaren Federungskolben, der den
Federungszylinder in einem mit einem hydropneumatischen Speicher verbundenen stirnseitigen
Raum und in einem mit einem Vorratsraum für die Flüssigkeit verbundenen kolbenstangenseitigen
Raum unterteilt, und der an einer Kolbenstange befestigt ist, die sich relativ zur Federbeinachse
neigen kann, und mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen Pumpe, die einen an
einer Dämpfungszwischenwand zwischen dem stirnseitigen Raum des Federungszylinders und
dem die eigentliche Feder darstellenden hydropneumatischen Speicher befestigten, über den
größten Teil seiner Länge zylindrischen Pumpenkolben aufweist, der mit einer zu einem Pumpenauslaßventil
führenden Axialbohrung versehen ist und der in einen am Federungskolben angeordneten,
ein Pumpensaugventil aufweisenden Pumpenzylinder eintaucht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpenkolben (13) ein dem Pumpenzylinder (21 oder 154) zugekehrtes, konisch
verjüngtes Ende (16) aufweist und : der Pumpenzylinder (21 oder 154) mit einem elastischen
Dichtring (26) versehen ist, in den das konisch verjüngte Ende (16) des Pumpenkolbens
(13) mit Spiel und dessen zylindrischer Teil-spielfrei eintauchen.
2. Federbein nach Anspruch 1 nfit mindestens
einer von außen bis zur Axialbohrung durchgehenden Radialbohrung im Pumpenkolben, dadurch
gekennzeichnet, daß die Radialbohrung (14 a) außen etwa auf der Höhe des Übergangs
vom zylindrischen Teil des Pumpenkolbens (13) zum konisch verjüngten Ende (16) mündet.
3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder (154) auf
seiner dem Pumpenkolben (13) zugekehrten Seite durch eine zylindrische Manschette (151) aus
elastischem Werkstoff verlängert wird, die den Pumpenkolben (13) mit radialem Spiel umgibt,
wobei die Wandstärke der Manschette (151) und das radiale Spiel so gering sind, daß sich die
Manschette (151) während des Saughubes der Pumpe elastisch an den Pumpenkolben (13) anlegt.
4. Federbein nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette ,
(151) in ihrer Wand ein oder mehrere Löcher {
(152) aufweist, die in axialer Richtung einen Abstand voneinander haben, damit sich beim Eintauchen
des Pumpenkolbens (13) in den Pumpenzylinder (154) der Druck in diesem progressiv erhöht.
5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenauslaßventil durch
eine ringförmige . Dichtung (15) mit elastischer Lippe gebildet wird, die an dem die Dämpfungszwischenwand (6) durchragenden Ende des Pumpenkolbens (13) mit Hilfe eines Gewinderinges
befestigt ist und radiale Bohrungen (15') verdeckt, durch die beim Pumpendruckhub die Druckflüssigkeit
aus der Axialbohrung (14) des Pumpenkolbens (13) in den die eigentliche Feder darstellenden
hydropneumatischen Speicher (1) gefördert wird.
6. Federbein nach Anspruch 1, bei dem der Federungskolben starr mit seiner Kolbenstange
verbunden und zusammen mit dieser im Federungszylinder um einen begrenzten Winkel kippbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der durch ein Kopfstück (25) im Federungszylinder (3) geführte
Pumpenzylinder (21) ein fest am Fede-
rungskolben (4) angeordnetes Pumpenzylinderunterteil (17) besitzt, mit dem er durch ein mit
einer ringförmigen Dichtung (24) ausgerüstetes Kugelgelenk verbunden ist.
7. Federbein nach Anspruch 1 oder den An-Sprüchen 1 und 6, bei dem der Pumpenzylinder
über das Pumpensaugventil mit dem kolbenstangenseitigen Raum des Federungszylinders
verbunden ist und bei dem das Pumpensaugventil einen Lochkranz aufweist, dessen Löcher den
Boden des Pumpenzylinders durchdringen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Löcher durch
Kugeln (13) verschlossen werden, die durch eine federnde Scheibe (19) elastisch auf die dem Pumpenzylinder
zugekehrten Lochränder gedrückt werden-, wobei die Scheibe (19) am Boden des Pumpenzylinders in dessen Mitte durch ein den
Hub der Kugeln (18) begrenzendes Druckstück (20) befestigt ist.
8. Federbein nach Anspruch 1, bei dem der Federungskolben durch ein Kugelgelenk mit
seiner Kolbenstange verbunden ist, bei dem der Pumpenzylinder über das Pumpensaugventil, das
von einer über dem Kugelgelenk angeordneten und den Boden des Pumpenzylinders bildenden
Zwischenwand getragen wird, und über Durchlässe in den Federungskolben mit seiner Kolbenstange
verbindenden Teilen mit dem kolbenstangenseitigen Raum' des Federungszylinders verbunden
ist, und bei dem die den Boden des Pumpenzylinders bildende Zwischenwand von Bohrungen durchsetzt ist, die durch das Pumpensaugventil
verschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpensaugventil eine Dichtscheibe
(45) aus elastischem Material aufweist, welche durch das Zusammenwirken zweier federnder Scheiben (44 und 47) mit ihrem Rand
gegen einen Ventilsitz (40 b) an der Zwischenwand (40) gedrückt und in der Mitte von einem
Bolzen (41) durchdrungen wird, der in einer weiteren Bohrung der Zwischenwand (40) verschiebbar
gelagert ist und die beiden Scheiben (44 und 47) miteinander verbindet, von denen die
erste, als Abstützfeder wirkende Scheibe (44) mit ihrem Rand auf einer ringförmigen Fläche (40 a)
an der Oberseite der Zwischenwand (40) und mit ihrem mittleren Teil auf der Dichtscheibe (45)
aufliegt und diese Dichtscheibe gegen eine den größten Teil ihrer Fläche unterstützende starre
Stützscheibe (46) drückt, die auf einer Schulter (41a) des Bolzens (41) aufliegt, während die_
zweite, als Spannfeder wirkende Scheibe (47) an der unteren Seite der Zwischenwand (40) auf einer
ringförmigen Fläche (40 e) abgestützt ist und auf den Bolzen (41)' eine Zugkraft ausübt, welche
über die als Abstützfeder wirkende Scheibe (44) die Dichtscheibe (45) mit ihrem Rand gegen den
Ventilsitz (40 b) drückt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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