DE1430487C - Selbstpumpendes hydropneumatisches P derbein mit innerer Niveauregelung fur Fahr zeuge - Google Patents

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.

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-

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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)

Patentansprüche: 60

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