DE1630752B2 - Druckmittelgespeistes Federelement für Fahrzeuge mit innerer Niveauregeleinrichtung zum Anschluß an eine außenliegende Druckmittelquelle, insbesondere hydropneumatisches Federbein - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelgespeistes Federelement für Fahrzeuge mit innerer Niveauregeleinrichtung zum Anschluß an eine außenliegende Druckmittelquelle, insbesondere ein hydropneumatisches Federbein, mit einem im Zylindergehäuse eines Stellzylinders angeordneten Wegeventil, welches abhängig von der relativen Stellung des Stellzylinders und seines Stellkolbens zueinander eine zu einem Zylinderraum des Stellzylinders führende Leitung in einer Aufregelstellung mit einer von der Druckmittelquelle kommenden Druckleitung und in einer Abregelstellung mit einer drucklosen Ablaufleitung verbindet und in einer zwischen Aufregel- und Abregelstellung liegenden Neutralstellung beide genannten Verbindungen unterbricht und welches hierzu einen in einer Bohrung verschiebbaren schieberartigen Steuerkolben aufweist, der durch eine am Zylindergehäuse abgestützte, ständig wirksame Feder in die Aufregelstellung und durch eine nur innerhalb eines vorgegebenen Hubbereichs wirksame, in diesem Hubbereich vom Stellkolben mitgenommene Zugfeder gegen die Kraft der ständig wirksamen Feder in die Neutralstellung und in die Abregelstellung verschiebbar ist.

Ein derartiges hydropneumatisches Federbein ist bereits Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 1 630 747 der Anmelderin. Ähnliche Federbeine, bei weichen allerdings an Stelle der in einem vorgegebenen Hubbereich vom Stellkolben mitgeschleppten Zugfeder eine Druckfeder vorgesehen ist, wobei die Wirkrichtung der ständig wirksamen Feder ebenfalls umgekehrt ist, sind aus der deutschen Auslegeschrift 1 049 718 bzw. der französischen Patentschrift 1 451 736 bekannt. Allen diesen Federbeinen haftet gemeinsam der Nachteil an, daß bei stillstehender Pumpe bzw. bei Ausfall der Druckmittelquelle oder bei einer Leckage in der Druckleitung ein langsames Absinken des Fahrzeuges infolge des am Steuerkolben vorbeifließenden Leckstromes nicht zu vermeiden ist. Insbesondere nach längeren Stillstandszeiten kann der Stellkolben bis zum Anschlag in den Stellzylinder einfahren. Während dieses Einfahren des Stellkolbens bei einem reinen Stellzylinder, wie er beispielsweise zwischen einem Wagenkasten und einer Blattfeder geschaltet ist, außer einem Verlust der Höhe des Fahrzeuges keine besonderen Folgen hat, geht bei einem hydropneumatischen Federbein, bei dem die Flüssigkeit die Federkraft vom Stellkolben auf die eigentliche Feder überträgt, die Federwirkung verloren, wenn der Stellkolben keine Flüssigkeit mehr verdrängen kann. Die Folgen bestehen in großen Unbequemlichkeiten für die Fahrzeuginsassen, einer stark verminderten Einsatzfähigkeit des Fahrzeuges und in einer verringerten Lebensdauer. Bei Federelementen mit außenliegenden Niveauregeleinrichtungen ist dieses Problem mit Hilfe spezieller An-Ordnungen bereits gelöst. So ist aus der französischen Patentschrift 1 345 439 eine Niveauregeleinrichtung bekannt, weiche eine in einem Gehäuse gleitbar angeordnete Steuerhülse besitzt, die unterhalb eines von der Druckmittelquelle aufzubauenden Grenzdruckes von einer Feder in eine Stellung verschoben wird, in welcher ein zum Zylinderraum des Stellzylinders führender Kanal verschlossen ist. Bei Überschreiten des Grenzdruckes wird die Steuerhülse hingegen in eine Stellung gegen die Kraft der Feder derart verschoben, daß der Kanal mit einem innerhalb der Steuerhülse befindlichen Ventilmechanismus verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird die Qualität der Abdichtung durch die Qualität der Dichtungen an der Steuerhülse bestimmt. Einen besseren Erfolg bieten vermutlich Anordnungen, die sich entsperrbarer Rückschlagventile bedienen und die beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 015 250 und in der deutschen Patentschrift 1 286 414 beschrieben sind. Die entsperrbaren Rückschlagventile sind dort in die Leitung zwischen Zylinderraum und Niveauregeleinrichtung eingebaut, wobei die Steuerleitung zu dem entsperrbaren Rückschlagventil von der Druckleitung stromaufwärts von der Niveauregeleinrichtung abzweigt. Eine Anwendung dieser Prinzipien auf eine

innere Niveauregeleinrichtung würde aber nicht zu dem gewünschten Erfolg führen, da der Steuerkolben nach wie vor Verbindung zum Zylinderraum hätte und Leckagen nach wie vor stattfinden würden.

Ein Absinken des Fahrzeuges wird vermutlich auch bei einem bekannten Federbein mit innenliegender Niveauregeleinrichtung gemäß der französischen Patentschrift 1 477 042 verhindert Allerdings besitzt dieses bekannte Federbein einen ganz anders gearteten Aufbau und ist mit dem Federbein gemäß der Erfindung nicht gattungsgleich, da dieses Federbein nur durch eine einzige Leitung mit einer Pumpe verbunden ist und die Niveauregeleinrichtung, die eine vom Stellkolben mitgenommene Zugfeder aufweist, lediglich die Förderrichtung dieser Pumpe bestimmt, so daß dieses bekannte Federbein nicht an jede beliebige Druckmittelquelle angeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Absinken des Wagenkastens bei Federelementen der eingangs erwähnten Art ohne zusätzlichen Raumbedarf und ohne aufwendige zusätzliche Geräte in sicherer, einfacher Weise zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Steuerkolben an seinem in den Zylinderraum des Stellzylinders hineinragenden Ende eine Dichtfläche aufweist, die in der Aufregelstellung die zum Zylinderraum führende Leitung dicht abschließt, wenn der auf die vom Zylinderraum abgewandte Seite des Steuerkolbens wirkende Druck in der Druckleitung nicht ausreicht, um die Dichtfläche gegen die Kraft der ständig wirksamen Feder und gegen den Druck im Zylinderraum von ihrem Sitz abzuheben, innerhalb dessen die genannte Leitung in den Zylinderraum mündet. Eine besonders günstige Ausführung erhält man, wenn der Steuerkolben im Anschluß an seine Dichtfläche eine Ringnut aufweist, in weiche die zum Zylinderraum führende Leitung, die innerhalb des Steuerkolbens verläuft, als Querbohrung mündet, die mit einer axial verlaufenden Sackbohrung in Verbindung steht, welche zu der vom Zylinderraum abgewandten Seite des Steuerkolbens offen und über Querbohrungen mit mindestens einer weiteren Ringnut verbunden ist, die in der Aufregelstellung mit der Druckleitung und/oder in der Abregelstellung mit der Ablaufleitung in Verbindung kommt.

Zum besseren Verständnis wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand verschiedener Figuren näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch ein hydropneumatisches Federbein mit der Niveauregeleinrichtung in geschlossener Stellung;

F i g. 2 zeigt die Stellung, in der Flüssigkeit zugeführt wird;

F i g. 3 zeigt die Stellung für das Ablassen von Flüssigkeit.

In einem Stellzylinder 1 gleitet ein mit einer Kolbenstange 2 verbundener Stellkolben 3. Der Stellzylinder 1 besitzt einen Boden 4, der koaxial zum Stellzylinder 1 von einer Bohrung 5, die sich zu einer in einen Zylinderraum 6 mündenden Bohrung 7 verengt, durchsetzt wird. In der Bohrung 7 gleitet ein Steuerkolben 8, der sowohl in den Zylinderraum 6 als auch in die Bohrung 5 hineinragt. In der Nähe seiner vom Zylinderraum 6 abgewandten Seite 9 trägt der Steuerkolben 8 einen Federteller 10, auf den eine Feder 11 wirkt, die sich an einem Absatz 12 zwischen den Bohrungen 5 und 7 abstützt. Auf seiner in den Zylinderraum 6 hineinragenden Seite hat der Steuerkolben 8 einen Bund 13, der mit einer Dichtung 14 versehen ist, so daß sich eine Dichtfläche 15 ergibt, die mit der entsprechenden Partie des Bodens 4 einen dichten Sitz bildet. Eine sich an die Dichtung 14 anschließende Ringnut 16 im Steuerkolben 8 ist durch eine Querbohrung 17 mit einer im Steuerkolben 8 axial verlaufenden Sackbohrung 18 verbunden, die an der Seite 9 mündet. Durch eine Schulter 19 von der Ringnut 16 getrennt, ist eine weitere Ringnut 20 angeordnet, die mit der Sackbohrung 18 durch eine Querbohrung 21 verbunden ist. Auf die Ringnut 20 folgt eine weitere. Schulter 22, an die sich eine Ringnut 23 anschließt, die mit der Sackbohrung 18 ebenfalls durch eine Querbohrung 24 verbunden ist Eine Druckleitung P ist so im Boden 4 angebracht, daß sie bei geschlossenem Sitz im Bereich der Ringnut 20 mündet In dieser Stellung verschließt die Schulter 22 eine Ablaufleitung T. Die Schulter 22 ist im übrigen so bemessen, daß sie in der Neutralstellung sowohl die Ablaufleitung T als auch die Druckleitung P verschließt. Bei noch weiterer Bewegung des Steuerkolbens 8 (entsprechend F i g. 3) kommt die Ringnut 23 in den Bereich der Ablaufleitung T. Die Sackbohrung 18 weist eine Drosselstelle 25 auf. Die Bohrung 5 ist durch einen Stopfen 26 dicht verschlossen. An dem in den Zylinderraum 6 hineinragenden Ende 27 des Steuerkolbens 8 ist eine Zugfeder 28 befestigt, deren anderes Ende mit einer Büchse 29 verbunden ist, die in einer den Stellkolben 3 und die Kolbenstange 2 axial durchsetzenden Sackbohrung 30 gleitet und in ihrem Hub relativ zum Stellkolben 3 bzw. zur Kolbenstange 2 durch einen Anschlag 31 begrenzt wird. Mit dem Zylinderraum 6 ist ein symbolisch dargestellter, als Feder wirkender hydropneumatischer Druckspeicher 32 verbunden.
Zur Erklärung der Wirkungsweise sei angenommen, daß das Federbein gemäß F i g. 1 in einem Fahrzeug eingebaut sei, dieses Fahrzeug sich im Stillstand befinde und in der Druckleitung P kein Druck herrsche. Die Dichtung 14 liegt dicht auf der entsprechenden Partie des Gehäuses und schließt den Zylinderraum 6 hermetisch ab. Die Büchse 29 stößt gerade an den Anschlag 31. Wenn nunmehr die Druckleitung P wieder mit Druck beaufschlagt wird, pflanzt sich dieser Druck über die Ringnut 20, die Querbohrung 21, die Sackbohrung 18 und die Drosselstelle 25 auf die vom Zylinderraum 6 abgewandte Seite 9 des Steuerkolbens 8 fort Die auf die Seite 9 ausgeübte Druckkraft verschiebt den Steuerkolben 8 gegen den im Zylinderraum 6 herrschenden Druck und gegen die Kraft der Feder 11. Dadurch wird die Dichtfläche 15 von ihrem Sitz abgehoben, und die Ringnut 16 kommt in Verbindung zum Zylinderraum 6, so daß Flüssigkeit von der Druckleitung P über die Ringnut 20, die Querbohrung 21, die Sackbohrung 18, die Querbohrung 17 und die Ringnut 16 in den Zylinderraum 6 strömt. Diese Stellung des Steuerkolbens 8 ist in F i g. 2 dargestellt. Infolge des Sitzes ist die vom Zylinderraum 6 her beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens 8 im geschlossenen Zustand gemäß F i g. 1 etwas größer als die auf der Seite 9 wirksame Fläche. Folglich muß zum öffnen des Steuerkolbens 8 der Druck in der Druckleitung P größer sein als der Druck im Zylinderraum 6. Entsprechend dieser Druckdifferenz und der durchströmenden Menge stellt sich der Öffnungsspalt ein. Durch die zuströmende Flüssigkeit fährt der Stellkolben 3 aus und nimmt dabei über den Anschlag 31 die Büchse 29 und die Zugfeder 28 mit Die Zugfeder 28 hat eine Steifigkeit, die größer ist als die der Feder 11. Eine Bewegung der Zugfeder 28 überträgt sich demnach zunächst auf den Steuerkolben 8.

Die Bewegung von Stellkoiben 3, Büchse 29, Zugfeder 28 und Steuerkolben 8 findet etwa so lange statt, bis die Schulter 22 die Druckleitung P nahezu verschlossen hat Die durch den immer enger werdenden Spalt strömende Flüssigkeit dient schließlich nur noch zum Ausgleich von Leckverlusten. Wenn das Fahrzeug nunmehr entlastet wird, strömt Flüssigkeit aus dem Druckspeicher 32 zurück in den Zylinderraum 6 und bewirkt ein zusätzliches Ausfahren des Stellkolbens 3. Über die Büchse 29 und die Zugfeder 28 wird der Steuerkolben 8 nachgezogen und gelangt in eine Stellung (F i g. 3), in der die Ringnut 23 in Verbindung mit der Ablaufleitung Γ kommt und Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 6 abströmen kann. Dadurch fährt der Stellkolben 3 wieder ein, und der Steuerkolben 8 wird auf Grund der auf ihn wirkenden Druckdifferenz und der Kraft der Feder 11 so lange verschoben, bis die Schulter 22 die Ablaufleitung Twieder verschließt Nach einem weiteren Absinken kommt wieder die Verbindung zwischen Druckleitung fund Ringnut 20 zustande.

Wenn nun beispielsweise in dieser Stellung der Druck in der Druckleitung P absinkt, verschiebt sich aus den schon beschriebenen Gründen der Steuerkolben 8 so lange, bis die Dichtfläche 15 wieder abdichtet. Da dieser Schließvorgang sehr schnell geschieht, bleibt der Stellkolben 3 nahezu in der gleichen Stellung, in der der Druckausfall eintrat.

Federungsbewegungen des Stellkolbens 3, die meist wesentlich größer sind als die vergleichsweise geringen

Wege des Steuerkolbens 8, wirken sich auf diesen nicht in voller Größe aus. Beim Einfedern besteht keinerlei Verbindung, da die Büchse 29 leer läuft. Beim Ausfedern zieht die Zugfeder 28 den Steuerkolben 8 nur so lange nach unten, bis der topfförmige Federteller 10 am

ίο Absatz 12 anstößt. Größere Auswärtsbewegungen des Stellkolbens 3 wirken sich danach nur noch in einer Expansion der Zugfeder 28 aus.

Der Steuerkolben 8 kann auch andere Formen annehmen. Denkbar wäre dabei eine Form mit nur einer Ringnut, wobei dann die Druckleitung P weiter vom Zylinderraum 6 entfernt liegen müßte als die Ablaufleitung T. Auch Ringnuten im Gehäuse sind möglich. Desgleichen kann auch die Verbindung von der Druckleitung P zum Zylinderraum 6 im Zylindergehäuse an-

geordnet sein, solange sie nur innerhalb der Sitzfläche mündet. Der Sitz selbst kann metallisch sein. Zur Dämpfung der Steuerkolbenbewegung und/oder zur Drosselung der zu- oder abfließenden Flüssigkeit kann man in den entsprechenden Leitungen bzw. Bohrungen Drosselstellen vorsehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckmittelgespeistes Federelement für Fahrzeuge mit innerer Niveauregeleinrichtung zum Anschluß an eine außenliegende Druckmittelquelle, insbesondere hydropneumatisches Federbein mit einem im Zylindergehäuse eines Stellzylinders angeordneten Wegeventil, welches abhängig von der relativen Stellung des Stellzylinders und seines Stellkolbens zueinander eine zu einem Zylinderraum des Stellzylinders führende Leitung in einer Aufregelstellung mit einer von der Druckmittelquelle kommenden Druckleitung und in einer Abregelstellung mit einer drucklosen Ablaufleitung verbindet und in einer zwischen Aufregel- und Abregelstellung liegenden Neutralstellung beide genannten Verbindungen unterbricht und welches hierzu einen in einer Bohrung verschiebbaren schieberartigen Steuerkolben aufweist, der durch eine am Zylindergehäuse abgestützte, ständig wirksame Feder in die Aufregelstellung und durch eine nur innerhalb eines vorgegebenen Hubbereichs wirksame, in diesem Hubbereich vom Stellkolben mitgenommene Zugfeder gegen die Kraft der ständig wirksamen Feder in die Neutralstellung und in die Abregelstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (8) an seinem in den Zylinderraum (6) des Stellzylinders (1) hineinragenden Ende eine Dichtfläche (15) aufweist, die in der Aufregelstellung die zum Zylinderraum (6) führende Leitung (Querbohrung 17) dicht abschließt, wenn der auf die vom Zylinderraum (6) abgewandte Seite (9) des Steuerkolbens (8) wirkende Druck in der Druckleitung (P) nicht ausreicht, um die Dichtfläche (15) gegen die Kraft der ständig wirksamen Feder (11) und gegen den Druck im Zylinderraum (6) von ihrem Sitz abzuheben, innerhalb dessen die genannte Leitung (Querbohrung 17) in den Zylinderraum (6) mündet

2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (8) im Anschluß an seine Dichtfläche (15) eine Ringnut (16) aufweist, in welche die zum Zylinderraum (6) führende Leitung, die innerhalb des Steuerkolbens (8) verläuft, als Querbohrung (17) mündet, die mit einer axial verlaufenden Sackbohrung (18) in Verbindung steht, weiche zu der vom Zylinderraum (6) abgewandten Seite (9) des Steuerkolbens (8) offen und über Querbohrungen (21 oder/und 24) mit mindestens einer weiteren Ringnut (20 oder/und 23) verbunden ist, die in der Aufregelstellung mit der Druckleitung (P) und/oder in der Abregelstellung mit der Ablaufleitung (T) in.Verbindung kommt.