DE1555436B1 - Hydropneumatisches Federbein fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein hydropneuma- derbein besitzt damit wesentlich günstigere Federtisches Federbein für Fahrzeuge mit innenliegendem eigenschaften als die bekannten Konstruktionen. Es Niveauregelventil zum Anschluß an eine außen- ist auch im Aufbau und im Zusammenbau sehr einliegende Druckmittelquelle und mit einem durch fach, vor allem bezüglich der zu lösenden I/ichteinen einseitig geschlossenen Zylinder und einen 5 probleme.

darin verschiebbaren Kolben gebildeten, flüssigkeits- Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

gefüllten und von einem Gaspolster belasteten Ar- im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen beitsraum, der durch das Niveauregelventil, das durch näher erläutert.

eine im Kolben entgegen der Kraft einer Feder ver- F i g. 1 und 2 zeigen jeweils Längsschnitte von er-

schiebbar geführte Steuerstange betätigbar ist, beim 10 findungsgemäß aufgebauten Federbeinen; Einfedern mit der Druckmittelquelle und beim Aus- F i g. 3 zeigt eine gemeinsame Druckkammer für

federn mit einer Auslaßleitung für die Flüssigkeit ver- zwei Federbeine nach Fig. 2. bunden wird. Das in F i g. 1 dargestellte Federbein umfaßt eine

Federbeine dieser Art sind bekannt (deutsches Ge- Druckkammer 60, die am oberen Ende eines Zylinbrauchsmuster 1 833 520 bzw. USA.-Patentschrift 15 ders 62 befestigt ist, in welchem ein Kolben 63 arbei-2 976 032). Sie besitzen den gemeinsamen Nachteil, tet, der auf einer hohlen Kolbenstange 64 angeordnet daß die Steuerstange fest am Zylinder befestigt ist ist; die Druckkammer 60 ist durch eine Membran 67 und deshalb die Kolbenbewegung begrenzt ist. In der in zwei Räume 65 und 66 unterteilt. Der Raum 65 einen bekannten Ausführungsform (deutsches Ge- oberhalb der Membran ist mit Luft oder einem anbrauchsmuster) ist z. B. nur ein einfaches Kugel- 20 deren unter Druck stehenden Gas gefüllt, während ventil vorgesehen, und beim Einfedern kann die der Raum 66 unter der Membran mit Flüssigkeit ge-Steuerstange über den Anschlag am Kugelventil hin- füllt ist. Der Zylinder steht an seinem unteren Ende aus nur in sehr geringem Maße entgegen der Vor- mit der Atmosphäre in Verbindung. Alternativ kann Spannfeder des Kugelventils noch etwas verschoben dieses Ende des Zylinders verschlossen sein, um das werden. Bei der anderen bekannten Ausführungsform 25 Eindringen von Schmutz zu verhindern; zu diesem (USA.-Patentschrift) besteht das Niveauregelventil Zweck kann eine Wälzmembran oder eine flexible aus mehreren gesonderten Ventilteilen, die durch Manschette aus Gummi od. dgl. derart vorgesehen einen verdickten Endabschnitt der Steuerstange beim sein, daß bei jeder Relativbewegung zwischen dem Ein- und Ausfedern betätigt werden. Die Bewegungs- Kolben und der ihm zugeordneten Kolbenstange eine freiheit des Kolbens ist hier im wesentlichen durch 30 Bewegung der Wälzmembran bzw. der Manschette das axiale Spiel des verdickten Endabschnitts der auftritt und daß das Volumen unterhalb des Kolbens Steuerstange bestimmt und ebenfalls begrenzt. Außer- im Zylinder im wesentlichen konstant gehalten wird, dem ist hier auch bei normalen Schwingungen stets Das obere Ende des Zylinders 62 ist durch ein

eines der Ventile offen, was einen relativ großen Verschlußteil 61 verschlossen, das mehrere in Win-Flüssigkeitsbedarf bedeutet. 35 kelabständen verteilte axiale Kanäle 68 aufweist,

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Federbein der welche durch eine Ventilplatte 69 gesteuert werden, eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu ver- die so arbeitet, daß Flüssigkeit in beiden Richtungen bessern, daß der Kolben ohne wesentliche Begren- zwischen dem Raum 66 in der Druckkammer 60 und zung praktisch über seinen maximal möglichen Be- dem Innenraum des Zylinders 62 oberhalb des KoI-wegungsweg axial verschoben werden kann. . 40 bens strömen kann, um eine Dämpfungswirkung her-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend vorzurufen.

von einem Federbein der eingangs erwähnten Art, Ein Kolbenschieber 70, der in einer axialen Sack-

dadurch gelöst, daß das Niveauregelventil an der bohrung 71 in dem Verschlußteil 61 arbeitet, steuert Stirnwand des Zylinders angeordnet ist und einen einen Einlaßkanal 72 und einen Auslaßkanal 73, die Kolbenschieber besitzt, den eine Rückstellfeder in 45 jeweils mit einer von einer Pumpe oder einem Druckdie Endstellung zu drücken sucht, in welcher ein mit speicher kommenden Einlaßleitung bzw. mit einer der Druckmittelquelle verbundener Einlaßkanal ge- die Flüssigkeit zu einem Vorratsbehälter zurückfühschlossen und ein mit der Auslaßleitung verbundener renden Auslaßleitung in Verbindung stehen. Der Auslaßkanal offen ist, während ihn die Steuerstange Einlaßkanal 72 ist in axialer Richtung unter dem beim Einfedern in die andere Endstellung verschiebt, 50 Auslaßkanal 73 angeordnet, und der Kolbenschieber in der der Einlaßkanal offen und der Auslaßkanal 70 wird normalerweise durch eine Feder 74 gegen geschlossen ist, wobei die Steuerstange zusammen einen Sprengring 75 im offenen unteren Ende der mit ihrer Vorspannfeder ausschließlich im Kolben Sackbohrung 71 gedrückt. In dieser Stellung verderart geführt und abgestützt ist, daß jeweils nach schließt der Kolbenschieber den Einlaßkanal 72. dem Anschlagen des Kolbenschiebers in einer seiner 55 Eine Längsbohrung 76 im unteren Ende des Kolbenbeiden Endstellungen die Steuerstange bei einem wei- Schiebers wird normalerweise dadurch geschlossen teren Einfedern entgegen der Kraft ihrer Vorspann- gehalten, daß der Kolbenschieber an einer Dichtung feder in den Kolben hineingeschoben und bei einem 81 am oberen Ende einer axial bewegbaren Steuerweiteren Ausfedern vom Kolbenschieber abgehoben stange 77 anliegt, die in einer axialen Bohrung 78 wird. 60 des Kolbens 63 gelagert ist. An ihrem unteren Ende

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin- trägt die Steuerstange eine Scheibe 79, die gleitend dungsgemäßen Federbeins ergeben sich aus den in einer Bohrung der Kolbenstange geführt wird, Unteransprüchen. welche an ihrem unteren Ende geschlossen ist. Eine

Bei einem erfindungsgemäßen Federbein wird der in der hohlen Kolbenstange angeordnete Druckfeder Verschiebeweg des Kolbens nicht begrenzt, denn 65 80 greift an der Scheibe 79 an und stützt sich an durch die verschiebbare Lagerung der Steuer- einem in das untere Ende der Bohrung eingesetzten stange am Kolben kann dieser Kolben ohne Anschlag Verschlußteil ab, um die Steuerstange 77 nach oben beliebig weit einfedern. Ein erfindungsgemäßes Fe- zu drücken und ihr oberes Ende in Anlage an dem

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Kolbenschieber zu halten. Der Durchmesser der von der Flüssigkeit durchströmt werden, die von Steuerstange ist kleiner als der Durchmesser der dem Zylinder 62 zu der Druckkammer 60 strömt, Sackbohrung 71, in der der Kolbenschieber 70 ar- so daß auch bei rauher Straßenoberfläche eine zügige beitet, so daß ein Ringspalt zwischen der Steuer- Wirkungsweise erzielt wird.

stange und der Sackbohrung vorhanden ist, durch 5 In die Auslaßleitung ist ein Überdruckventil einden die Flüssigkeit aus dem Einlaßkanal 72 in den geschaltet, so daß Flüssigkeit aus dem Auslaßkanal

Zylinderraum oberhalb des Kolbens 63 strömen 73 nur dann zu dem Vorratsbehälter zurückgeleitet

kann. werden kann, wenn der Druck der abgegebenen

Die Federbeine können als Verbindungen zwischen Flüssigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, gefederten und ungefederten Teilen eines Fahrzeugs io Dies gewährleistet, daß stets ein bestimmter Mindestverwendet werden; zu diesem Zweck ist ein Ansatz- druck auch dann aufrechterhalten wird, wenn das stück 82 mit dem oberen Ende der Druckkammer 60 zugeordnete Rad nicht den vollen Anteil des Gedurch Schweißen oder auf andere Weise verbunden, wichts und der Belastung des Fahrzeugs aufnimmt, und das untere Ende der Kolbenstange 64 trägt ein F i g. 2 zeigt das obere Teil einer anderen AusAuge 83. is führungsform eines erfindungsgemäßen Federbeins.

Normalerweise wird die wirksame Länge jedes In einem Zylinder 105 arbeitet ein Kolben 106, der

Federbeins ohne Rücksicht auf das Gewicht und die auf dem oberen Ende einer hohlen Kolbenstange 107

Belastung des Fahrzeugs auf einem im wesentlichen angeordnet ist. Das obere Ende des Zylinders trägt

konstanten Wert gehalten. Das Federbein nimmt die eine Kappe 108, und zwischen einer Ringschulter 109

in F i g. 1 gezeigte Stellung ein, bei der der Fahr- 20 und einem Ring 110 ist ein Verschlußteil 111 für

zeugkörper bzw. die Karosserie in einer vorbestimm- das obere Ende des Zylinders angeordnet. Das Ver-

ten Höhe gehalten wird, wobei der Druck der Luft schlußteil 111 weist einen Satz von in Winkelabstän-

bzw. des Gases in dem Raum 65 über der Membran den verteilten axialen Kanälen 112 auf, die durch

ausreicht, um das Gewicht und die Belastung des eine Ventilplatte 113 gesteuert werden, so daß die

Fahrzeugs abzustützen. 25 Flüssigkeit in beiden Richtungen zwischen einer

Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, Kammer 114 oberhalb des Verschlußteils und dem wobei Belastung und Gewicht des Fahrzeugs kon- Zylinderraum oberhalb des Kolbens strömen kann, stant bleiben, bewirken die Federbewegungen axiale Das Verschlußteil 111 besitzt eine zentrale axiale Relativbewegungen zwischen dem Zylinder 62 und Bohrung 115, in die eine Buchse 116 fest eingebaut dem Kolben 63. Da die Druckfeder 80 kräftiger ist 3° ist. Ein in dieser Buchse verschiebbarer Kolbenais die Feder 74, die den Kolbenschieber gegen den schieber 117 steuert Öffnungen 118 und 119 von Sprengring 75 drückt, wird der Kolbenschieber beim radialen Ein- bzw. Auslaßkanälen 120 bzw. 121, Einfedern nach oben bewegt, so daß der Einlaßkanal welche zu der Einlaßleitung bzw. zu der Auslaß-72 freigegeben wird und die Flüssigkeit von der leitung für die Flüssigkeit führen.
Pumpe aus in den Zylinder 62 oberhalb des Kolbens 35 Die Öffnung 118 der Buchse ist tiefer angeordnet 63 eintreten kann. Beim Ausfedern bewegt sich das als die öffnung 119, und der Kolbenschieber wird obere Ende der Steuerstange 77 von dem Kolben- normalerweise durch eine Feder 122 gegen ein am schieber weg, so daß dann, wenn erneut axial ein- offenen Ende der Buchse befestigtes Bundteil 123 gefedert wird, die Flüssigkeit durch die Längsboh- gedrückt. Der Kolbenschieber 117 hat eine ausreirung 76 des Kolbenschiebers gedrückt und über den 40 chende axiale Länge, so daß er verschiedene Stellun-Auslaßkanal 73 zum Behälter zurückgeleitet wird. gen einnehmen kann, bei denen sowohl die Einlaß-Dieser Vorgang setzt sich fort, bis das obere Ende als auch die Auslaßöffnungen verschlossen sind; dieder Steuerstange die Öffnung der Längsbohrung 76 ser Bewegungsbereich des Kolbenschiebers reicht für wieder verschließt. die normalen Veränderungen der axialen Stellung des

Wenn die Belastung des Fahrzeugs erhöht wird, 45 Kolbenschiebers aus, welche durch kurzzeitige

wird das Federbein zusammengedrückt, und die Schwingungen hervorgerufen werden, wenn sich das

Pumpe fördert eine größere Flüssigkeitsmenge in Fahrzeug in Fahrt befindet. Eine axial bewegbare,

den Zylinder 62. Die dem Zylinder zugeführte Flüs- in einer axialen Bohrung 127 des Kolbens 106 ge-

sigkeit wirkt dann auf den Kolben, um das Feder- lagerte Steuerstange 126 greift normalerweise am un-

bein auszuschieben, bis eine Stellung erreicht wird, 5° teren Ende des Kolbenschiebers über ein Druckstück

bei der das obere Ende der Steuerstange 77 von 125 an, das am oberen Ende der Steuerstange be-

dem Kolbenschieber abgehoben wird, so daß Flüssig- festigt ist. Das untere Ende der Steuerstange trägt

keit in der beschriebenen Weise aus dem Zylinder eine Scheibe 128, die in der Bohrung der hohlen

zum Behälter zurückgeleitet wird. Bei dieser Stellung Kolbenstange 107 gleitend geführt ist; die Scheibe

wird die wirksame Länge des Federbeins wiederum 55 128 wird normalerweise in Anlage an dem Kolben

auf ihrem vorbestimmten Wert gehalten, so daß die gehalten; zu diesem Zweck ist eine Druckfeder 129

Höhe des Fahrzeugkörpers über dem Boden unver- innerhalb der hohlen Kolbenstange 107 angeordnet,

ändert bleibt. um die Steuerstange nach oben zu drücken und die

Jede weitere Verlängerung des Federbeins, z. B. auf dem oberen Ende der Stange angeordnete Dich-

infolge einer Verringerung der Belastung des Fahr- 60 rung in Anlage an dem Kolbenschieber zu halten,

zeugs, bewirkt, daß die Steuerstange 77 automatisch Der Durchmesser der Steuerstange 126 ist kleiner

von dem Kolbenschieber abgehoben wird, so daß als der Durchmesser der Bohrung der Buchse 116,

die Flüssigkeit aus dem Hochdruckraum in dem in welcher der Kolbenschieber 117 arbeitet, so daß

Zylinder oberhalb des Kolbens über die Längsboh- ein Ringspalt zwischen der Steuerstange und der

rung 76 zu dem Auslaßkanal 73 entweichen kann. 65 Bohrung vorhanden ist, der eine Verbindung zwi-

Axiale Relativbewegungen zwischen dem Zylinder sehen der Öffnung 118 des Einlaßkanals 120 und

und dem Kolben werden durch die Ventilplatte 69 dem Zylinderraum oberhalb des Kolbens herstellt,

oberhalb des Kolbens gedämpft; dieses Ventil muß Die Kammer 114 der Kappe 108 ist mit einem

Raum 131 unterhalb eines Trennkolbens 91 einer in Fig. 3 dargestellten Druckkammer 90 durch eine Rohrleitung verbunden, deren eines Ende mit einem Auslaß 130 der Kappe 108 verbunden ist und die zu einem von zwei Anschlüssen 132 in einem Stopfen 100 führt, welcher das untere Ende des Zylinders der Druckkammer verschließt. Der Raum 98 oberhalb des Trennkolbens 91 ist mit Luft oder einem anderen unter Druck stehenden Gas gefüllt.

Bei normalen Relativbewegungen zwischen den ge- ίο federten und den nicht gefederten Teilen eines Fahrzeugs bleiben die Öffnungen 118 und 119 des Einbzw. Auslaßkanals geschlossen, und es wird ein Flüssigkeitsverbrauch vermieden, der darauf beruht, daß die betreffenden Kanäle wiederholt geöffnet werden, wenn sich das Fahrzeug auf einer unebenen Fläche bewegt.

Um eine hydraulische Blockierung durch die Flüssigkeit oberhalb des Kolbenschiebers 117 zu vermeiden, wenn der Kolbenschieber die Öffnungen 118 und 119 des Ein- bzw. Auslaßkanals verschließt, kann eine axiale Bohrung 133 im oberen Ende der Steuerstange 126 in Fluchtung mit einem Kanal 124 im unteren Ende des Kolbenschiebers vorgesehen sein. Diese Bohrung steht mit dem Zylinder über einen radialen Kanal 134 in der Steuerstange in Verbindung.

Eine Vergrößerung der wirksamen Länge des Federbeins, die sich bei jeder der beschriebenen Ausbildungsformen ergeben könnte, wenn das Fahrzeug stillsteht, da Flüssigkeit über Undichtigkeiten von dem Einlaßkanal 72 oder von der Öffnung 118 des Einlaßkanals 120 an dem Kolbenschieber vorbei zu der Druckkammer gelangt, wird dadurch vermieden, daß der Druckunterschied zwischen dem Einlaßkanal 72 bzw. 120 und dem Auslaßkanal 73 bzw. 121 größer ist als zwischen dem Einlaßkanal und der Druckkammer.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatisches Federbein für Fahrzeuge mit innenliegendem Niveauregelventil zum Anschluß an eine außenliegende Druckmittelquelle und mit einem durch einen einseitig geschlossenen Zylinder und einen darin verschiebbaren Kolben gebildeten, flüssigkeitsgefüllten und von einem Gaspolster belasteten Arbeitsraum, der durch das Niveauregelventil, das durch eine im Kolben entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar geführte Steuerstange betätigbar ist, beim Einfedern mit der Druckmittelquelle und beim Ausfedern mit einer Auslaßleitung für die Flüssigkeit verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveauregelventil an der Stirnwand (61 oder 111) des Zylinders (62 bzw. 105) angeordnet ist und einen Kolbenschieber (70 bzw. 117) besitzt, den eine Rückstellfeder (74 bzw. 122) in die Endstellung zu drücken sucht, in welcher ein mit der Druckmittelquelle verbundener Einlaßkanal (72 bzw. 120) geschlossen und ein mit der Auslaßleitung verbundener Auslaßkanal (73 bzw. 121) offen ist, während ihn die Steuerstange (77 bzw. 126) beim Einfedern in die andere Endstellung verschiebt, in der der Einlaßkanal (72 bzw. 120) offen und der Auslaßkanal (73 bzw. 121) geschlossen ist, wobei die Steuerstange (77 bzw. 126) zusammen mit ihrer Vorspannfeder (80 bzw. 129) ausschließlich im Kolben (63 bzw. 106) derart geführt und abgestützt ist, daß jeweils nach dem Anschlagen des Kolbenschiebers (70 bzw. 117) in einer seiner beiden Endstellungen die Steuerstange (77 bzw. 126) bei einem weiteren Einfedem entgegen der Kraft ihrer Vorspannfeder (80 bzw. 129) in den Kolben hineingeschoben und bei einem weiteren Ausfedern vom Kolbenschieber (70 bzw. 117) abgehoben wird.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (70 oder 117) zur Verbindung des Arbeitsraumes mit dem Auslaßkanal (73 bzw. 121) eine Längsbohrung (76 bzw. 124) aufweist, die durch die Steuerstange (77 bzw. 126) bei ihrer Anlage am Kolbenschieber verschließbar ist.

3. Federbein nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (117) in seiner Mittelstellung den Einlaßkanal (120) und den Auslaßkanal (121) verschließt und daß seine Längsbohrung (124) mit einem Kanal (axiale Bohrung 133 und radialer Kanal 134) in der Steuerstange (126) zusammenwirkt, durch den auch bei Anlage der Steuerstange (126) am Kolbenschieber (117) die von der Steuerstange abgewandte Seite des Kolbenschiebers (117) mit dem Arbeitsraum verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen