DE1930685U - Als lastabhaengige, hydropneumatische federung wirkendes federbein, insbesondere fuer kraftfahrzeuge. - Google Patents

Description

R/U5Ö 490*27.8.65

BÖGE GmbH
Eitorf/Sieg

Als lastabhängige, hydropneumatische Federung wirkendes Federbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf als lastabhängige, hydropneumatische Federung wirkende Federbeine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen ein am Ende einer Kolbenstange sitzender öldichter Arbeitskolben einen Hydraulikzylinder in einen kolbenstangenseitig äußeren und einen auf der anderen Kolbenseite liegenden inneren Arbeitsraum unterteilt, bei denen beide ölgefüllten Arbeitsräume mit je einem hochgespannten Luft- oder Gaspolster in Verbindung stehen und eine lastabhängige Regelung dadurch erfolgt, daß bei Zunahme der Belastung Öl τοη dem kolbenstangenseitig äußeren in den inneren Arbeitsraum gepumpt wird und bei Abnahme der Belastung Öl von dem inneren in den äußeren Arbeitsraum zurückfließt, bei denen der die Länge des ganzen Federbeingehäuses bestimmende Arbeitszylinder in seiner ganzen Länge von einem durch eine dichte Zwischenwand in axialer Richtung unterteilten ringförmigen Ausgleichsraum umgeben ist, wobei der Ausgleichsraum zwischen Zylinderdeckel und der Zwischenwand zur Aufnahme des den kolbenstangenseitig äußeren Arbeitsraum belastenden Gaspolsters und der Ausgleichsraum zwischen der Zwischenwand und dem Zylinderboden zur Aufnahme des den inneren Arbeitsraum belastenden Gaspolster dient.

Bei bekannten Federbeinen dieser Art, die zwischen einem oder beiden ölgefüllten Arbeitsräumen und den Gaspolstern

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elastische Trennwände, z.B. Membranen aufweisen, besteht in nachteiliger Weise eine Zerstörungsgefahr der Membranen an den scharfen Kanten der Übergangsöffnungen zu den Arbeitsräumen, wenn ein Gaspolster sein maximales Volumen hat und den Ausgleichsraum vollkommen ausfüllt. Dieser Zustand kann während des Betriebes oder insbesondere während des Füllens der Gaspolster eintreten, wenn ein durch eine bewegliche Trennwand getrenntes Gaspolster gefüllt werden soll, während das andere Gaspolster noch drucklos ist. Das lullen des Gaspolsters eines mit Trennwänden versehenen Ausgleichsraumes ist schwierig. Praktisch ist es nur so möglich, daß beide Gaspolster zur gleichen Zeit und gleich» massig gefüllt werden. Dann ist die in den beiden beim Füllen druckgleichen Gaspolstern befindliche Gasmenge in nachteiliger Weise nicht eindeutig bestimmt.

Die Erfindung vereinfacht das Füllen der Gaspolster und besteht darin, daß die Füllung der beiden Gaspolster zeitlich hintereinander mit jeweils der gesamten Füllmenge erfolgt und die Füllung des zuerst gefüllten,eine bewegliche Trennwand zur Trennung von Gas und Öl im Ausgleichsraum aufweisenden Gaspolsters durch das Kammervolumen dieses Gaspolsters bei der unter Einfluß des Fülldruckes erfolgenden Anlage der Trennwand an den Wänden des Ausgleichsraumes bestimmt ist, wobei das Kammervolumen kleiner ist als die BetriebsVolumina der beiden Gaspolster bei ganz ausgezogener Kolbenstange zusammengenommen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß für das zuerst gefüllte Gaspolster beim Füllvorgang ein genau definierter Baum zur Verfugung steht, dessen geometrische Größe durch die Begrenzungswände des Ausgleichsraumes festliegt.

Die Füllung der beiden Gaspolster mit den die Federkennlinie bestimmenden Gasmengen kann in vorteilhafter Weise so erfolgen, daß zunächst ein Gaspolster gefüllt und dabei dessen Trennwand

■bis an die äußersten Grenzen des einen Ausgleichsraumes gedrängt wird, während das andere Gaspolster drucklos ist. In diesem Zustand enthält das zuerst gefüllte Gaspolster eine Gasmenge, die bei der gegebenen Größe des betreffenden Ausgleiehsraumes und konstanter !Temperatur proportional dem eingefüllten Druck ist. Dieser JPülldruck ist etwas kleiner als der Ausgangsdruek des Ausgangszustandes, in dem beide Gaspolster gleichen Druck haben. Fun wird das andere Gaspolster mit dem Ausgangsdruek gefüllt, nachdem das fertig zusammengebaute Federbein -vorher schon mit der erforderliehen Ölmenge gefüllt wurde. Dabei wird die Trennwand des erstgefüllten Gaspolsters durch Einströmen von Öl in den Ausgleichsraum soweit zurückgedrängt, bis in ihm ebenfalls der Ausgangsdruek herrseht, lunmehr sind beide Trennwände in der Ausgangslage und haben freie Bewegungsmögliehkeit in beiden Richtungen. Das Volumen des anderen Gaspolsters ist hierbei durch das Volumen aller Hohlräume abzüglich des Ölvolumens und abzüglich des nach den Gasgesetzen komprimierten Volumens des erstgefüllten Gaspolsters eindeutig bestimmt.

Das Volumen des erstgefüllten Gaspolsters muß nur bei der Fülltemperatur kleiner sein als das Volumen der beiden Gaspolster zusammengenommen. Sobald der Dämpfer warm ist und das Öl sich ausdehnt, sind andere Volumenverhältnisse möglich, ohne daß der Eahmen der Erfindung verlassen wird.

Die den Milldruek aufnehmenden Trennwände können als ringförmige Trennkolben in den von glatten Innen- und Außenmänteln gebildeten ringförmigen Ausgleichsräumen gleiten. Wenn die glatte Ausführung der Mänirel des Ringraumes nicht zu verwirklichen istj sind ringförmige Schlauchmembranen vorteilhaft anzuwenden. Nach einer weiteren Möglichkeit wird der mit dem inneren Arbeitsraum in Verbindung stehende Ringraum als zylindrischer Topf ausgebildet, in dem ein scheibenförmiger Trennkolben zwischen Öl und Gas angeordnet ist. Schließlichkann in einem in Verlängerung des inneren Arbeitszylindsrs angeordneten teils ring- und teils topfförmigen Ausgleichsraum die Trennung von Öl und Gas durch eine Membrane vorgenommen werden.

Auf der Zeichnung sind derartige Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen:

AIdTd. 1 den Längsschnitt eines federloeines mit zwei ringförmigen Trennkolben,

Abb. 2 den Längsschnitt eines Federbeines mit zwei ringförmigen Schlauchmembranen,

Abb. 3 den Längsschnitt eines Federbeines mit einer Schlauchmembrane und einem scheibenförmigen Trennkolben in einem zylindrischen Topf in Verlängerung des inneren Arbeitsraumes,

Abb. 4 den Längsschnitt eines Federbeines mit Schlauehmembranen, von denen eine in einem in der Verlängerung des inneren Arbeitsraumes und um diesen herum angeordneten Topf arbeitet,

Abb. 5 den Längsschnitt eines Federbeines mit einer Schlauchmembrane in einem Ausgleichsraum und ohne Trennung von Gas und Öl in dem anderen Ausgleichsraum.

Der Kolben 1 am Ende der Kolbenstange 2 unterteilt den Arbeitszylinder 3 in den inneren Arbeitsraum 4 mit innerem Ausgleichsraum 5 und innerem Gaspolster 6, sowie den äußeren Arbeitsraum 7 mit äußerem Ausgleichsraum 8 und äußerem Gaspolster 9· Die äsißea?eaä Ausgleichsräume 5, 8 und die Gaspolster 6, 9 befinden sich in dem von dem Zylinderrohr und dem Außenrohr 10 gebildeten Ringraum, der durch die Zwischenwand 11 axial unterteilt ist. Die Kolbenstange tritt aus dem Deckel 12 des Gehäuses aus und trägt die Befestigungsöse 13. Die andere Befestigungsöse 14 befindet sich am Boden 15. Die Befestigungsösen 13 und 14 dienen zur Verbindung mit der gefederten bzw. ungefederten Masse des Kraftfahrzeuges.

Die am Ventilboden 22 befestigte Pumpenstange 16 arbeitet mit der hohlen Kolbenstange 2 und dem Kolben 1 zusammen,-

in dem das Saugventil 17 und das Druckventil 18 untergebracht sind. Das Druckventil 18 trägt zugleich die Pumpenstangendiehtung 19 und ist auf der Pumpenstange 16 geführt, während es am Außendurchmesser 20 gegenüber dem Mantel 21 des ArTDeitskoIToens I einen Spalt "besitzt.

In dem auf dem Boden 15 aufliegenden Ventilboden 22 sind zur Erzeugung von Dämpfungskräften in den Stromungsfluß zwischen innerem Arbeitsraum 4 und innerem Ausgleichsraum 5 Drosselventile 23 und 24 bekannter Art eingebaut. Durch die schematisch gezeichneten Yentile 25 und 26 im Strömungsfluß zwischen dem äußeren Arbeitsraum 7 und dem äußeren Ausgleichsraum 8 ist angedeutet, daß auch hier Dämpfungsventile sitzen können.

Zwischen innerem Ausgleichsraum 5 und innerem Gaspolster 6 übernimmt der am Innen- und Außenmantel abgedichtete ringförmige Trennkolben 27 die Trennung von Gas und Öl, ebenso zwischen äußerem Ausgleichsraum 8 und äußerem Gaspolster 9 der Trennkolben 28. Die Gaspolster 6 und 9 werden durch die mit Rückschlagventilen versnenen Anschlüsse 29 und 30 gefüllt. Das Rückströmen des Öles von dem inneren in den äußeren Arbeitsraum erfolgt, sobald die sehr eng bemessene Öffnung in der Zwischenwand 3 durch den Kolbendichtring 32 freigegeben wird. Yon der Öfffnung 31 in der Zylinderwand 3 führt eine durch die Zwischenwand 11 hindurchgehende außen liegende Verbindung 33 zum, äußeren Ausgleichsraum.

Beim lullen wird zunächst das Gaspolster 9 mit dem vorausbestimmten lülldruck gefüllt, wobei der Trennkolben 28 mit seiner Stirnfläche 34 an der Stirnfläche 35 des Deckels 12 anliegt. Durch die Verdrängung des Öles aus dem •Ausgleichsraum 8 wird hierbei dfe Trennkolben 27 auf der Zeichnung nach oben gedrückt, wobei die Stirnwand 36 des Trennkolbens nicht an der Stirnwand 37 des Zwischenbodens 11 zum Anliegen kommt. Hunmehr wird das Gaspolster 6 mit dem Ausgangsdruck

gefüllt, der höher ist als der ITülldruck des 6-aspolsters 9, wobei die Trennkolben 27 "und 28 in ihre gezeichneten Ausgangslagen kommen.

Auf ATdTd. 2 dienen die Schlauchmembranen 12? bzw. 128 zur Trennung von Gas und Öl. Die Schlauehmembranen besitzen Verstärkungen 50, 51, 52, die verhindern, daß sie in die Verbindungsöffnungen 53, 54 und 131 gedrückt und zerstört werden, wenn die Gaspolster 106 und 109 ihr maximal mögliches Volumen erreichen. Die Öffnungen 53 dienen zur Verbindung des inneren Arbeitsraumes 104 mit t!em Ausgleichsraum 105, die Öffnungen 54 zur Verbindung des äußeren Arbeitsraumes mit dem äußeren Ausgleichsraum 108 und die Öffnung 131 zur Verbindung des inneren Arbeitsraumes 104 mit dem äußeren Ausgleichsraum 108, sobald dar Kolbendichtring 132 bei den Bewegungen des Kolbens 101 die Öffnung 131 freigibt. Eine gelenkige Verbindung der Pumpenstange 116 mit dem Ventilboden 122 ist durch die Gummipuffer 57, 58 hergestellt*

Auf Abb. 3 ist das äußere Gaspolster 209 von einer Sehlauchmembrane 228 umschlossen, während das innere Gaspolster durch einen in Verlängerung des ArbeitsZylinders 203 angeordneten Ausgleichstopf 60 mit Trennkolben 227 gebildet wird. Beim Füllen des Gaspolsters 206 liegt der Trennkolben 227 mittels des Ringes 61 an der die axiale Trennwand bildenden Bördelung 211 des Topfes 60 an. Das Füllen des Gaspolsters kann vor dem Zusammenbau der anderen Teile erfolgen.

Auf Abb. 4 wird das äußere Gaspolster 309 durch die bewegliche Trennwand 328, die ein Sohlauchstück mit stirnseitigen Wulsten darstellt, vom äußeren Arbeitsraum 308 getrennt. Die übrigen Begrenzungen des Gaspolsters 309 bilden feste Wände 71, und 73. Die Wand 72 ist ein Rohr, das mit dem Zylinderrohr zusammen den Kanal 74 für das Rückflußöl aus der Bohrung bildet. Das innere Gaspolster 306 befindet sich in einem eine Montageeinheit bildenden rohrförmigen Topf 75 mit zum Boden

umgestülpten Rohr 77» das zur führung des Arbeitszylinders 303 dient. Die umgestülpte Topfmembrane 327 "besitzt an ihrem offenen Ende den Befestigungswulst 78. Der scheibenförmige Membranboden 79 aus druckfestem Material liegt - wie auf der linken Seite gezeichnet - an der abgerundeten K_ante 80 des Rohrteiles 77 an, sobald das Gaspolster 306 sein maximales Volumen einnimmt. In der rechts gezeichneten Arbeitsstellung wird der Boden 79 der Membrane 327 gegen den Boden 76 des Topfes 75 gedrückt und in dieser lage durch eine Schraubenfeder 81 gehalten. Ein oder mehrere Kanäle 82 in den Wänden des Topfes 75 sorgen dafür, daß die Entleerung des Ausgleichsraumes 305 restlos erfolgt, auch wenn die Membrane 327 vorzeitig an den Innenwänden des Topfes anliegen und dadurch Ölrest einschließen könnte. Der dem Membranboden 79 zugewandte Mambranmantel ist so steif gehalten oder durch eine druckfeste Armierung 83 verstärkt, daß er nicht durch den Druck des Gfaspolsters 306 eingebeult wird.

Auf Abb. 5 entspricht die Ausbildung des inneren Ausgleichsraumes etwa der Abbildung 4· Das Gaspolster 409 besitzt eine freie Oberfläche 90 gegenüber dem Öl im äußeren Ausgleichsraum 408, der nur am unteren Ende über den Kanal 474 mit dem Arbeitsraum 407 in Verbindung steht. Bei einer derartigen Anordnung gelangt freies Gas, das sich evtl. im inneren Arbeitsraum 404 oder innerem Ausgleichsraum 405 befindet, nach den Gesetzen der Löslichkeit von Gas und Öl allmählich in den äußeren Ausgleichsraum 409» wenn der Druck im inneren Arbeitsraum 404, was normalerweise der Fall ist, größer ist als der Druck im äußeren Arbeitsraum 407· Dann wird durch die Pumpenstange 416 aus dem äußeren Arbeitsraum 407 Öl von geringstem Druck und geringerem gelösten Gasvolumen in den inneren Arbeitsraum 404 gefördert und im inneren Arbeitsraum 404 ein Teil des freien Gases gelöst. Durch die Überströmöffnung 431 strömt Öl mit höherem Druck und höherem gelösten Gasgehalt in den Ausgleiehsraum 409 zurück, in dem nunmehr aus dem übersättigten Öl Gas ausgeschieden wird. Dieser

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Vorgang wiederholt sieh, bis im inneren Arbeitsraum 404 und dem Ausgleichsraum 405 kein freies Gas mehr vorhanden ist.

Bei dem Federbein der AIdTd. 5 ist zweckmässig die Kolbenstange unten angeordnet und die obere BefestigungsSse 413 mit der gefederten Masse des Kraftfahrzeuges verbunden, damit der Ölspiegel 90 nicht zu sehr durch die Schwingungen der mit der ungefederten Masse verbundenen Befestigungsöse 414 erschüttert wird. Außerdem ist diese Einbaulage zweckmässig, damit im Pumpenzylinder 91 befindliches Sas sich im Eaum unter dem Druckventil 418 im Kolben sammeln und von dort durch geringe Undichtigkeiten der Pumpenstangendichtung oder anderer Teile des Pumpenraumes nach oben austreten kann. Ds besteht sonst die Sefahr, daß im Pumpenraum 91 befindliches Gas dauernd verdichtet und entspannt wird, ohne daß eine förderung von Öl zustande kommt.

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Claims (5)

RA.'>50i)90*27.8.65jW —.9 - SGhutzansprüche!

1. Als lastabhängige hydropneumatisehe Federung wirkendes Federbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem ein am Ende einer Kolbenstange sitzender 81dichter Arbeitskolben einen Hydraulikzylinder in einen kolbenstangenseitig äußeren und einen auf der anderen Kolbenseite liegenden inneren Arbeitsraum unterteilt und beide Arbeitsräume mit je einem hochgespannten Luft- oder Gaspolster in Verbindung stehen und eine last abhängige Regelung dadurch erfolgt, daß bei Zunahme der Belastung Öl von dem kolbenstangenseitig äußeren in den inneren Arbeitsraum gepumpt wird und bei Abnahme der Belastung Öl von dem inneren in den äußeren Arbeitsraum zurückfließt, bei dem der die länge des ganzen Federbeinge— häuses bestimmende Arbeitszylinder in seiner ganzen Länge von einem durch eine dichte Zwischenwand in axialer Richtung unterteilten ringförmigen Ausgleichsraum umgeben ist, wobei der Ausgleichsraum zwischen Zylinderdeckel und der Zwischenwand zur Aufnahme des den kolbenstangenseitig äußeren Arbeitsraum belastenden Graspolsters und der Ausgleichsraum zwischen der Zwischenwand und dem Zylinderboden zur Aufnahme des den inneren Arbeitsraum

dadurch gekennzeichnet, belastenden Gaspolster dientTv^daß die ellung der beiden Gaspolster (6 und 9» 106 und 109, 206 und 209, 306 und 309, 406 und 409) zeitlich hintereinander mit jeweils der gesamten Füllmenge erfolgt und die Füllung des zuerst gefüllten, eine bewegliche Trennwand (28, 127* 128, 227, 327, 427) zur Trennung von Gas und Öl im Ausgleichsraum (8, 105, 108, 205, 305, 405) aufweisenden Gaspolsters (9, 106 oder 109, 206, 306, 406) durch das Kammervolumen dieses Gaspolsters bei der unter Einfluß des Fülldruckes erfolgenden Anlage der Trennwand an den Wänden des Ausgleichsraumes bestimmt ist, wobei das Kammervolumen kleiner ist als die Betriebsvolumina der beiden Gaspolster bei ganz ausgezogener Kolbenstange zusammengenommen.

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2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammervolumen des zuerst gefüllten Gaspolsters (9) durch Anlage einer ringförmigen Trennwand (28) an der axialen Begrenzung (35) des Ausgleichsraumes (8) "bestimmt ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammervolumen des zuerst gefüllten G-aspolsters (106, oder 109) durch Anlage einer Schlauehmembrane 027 oder 128) an den Wänden des Ausgleichsraumes (105 oder 108) "bestimmt ist, wobei in an sich bekannter Weise Verstärkungen (50, 51, 52) der Schlauchmembrane beim !Pullen des Gaspollsters die Verbindungsöffnungen (53, 54» 131) des Ausgleichsraumes mit dem Arbeitsraum (104 oder 107) verschließen.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammervolumen des zuerst gefüllten G-aspolsters (206) durch Anlage eines scheibenförmigen Teiles (279, 79, 479) der Trennwand (227, 327, 427) an einer axialen Begrenzung (61, 80, 480) des inneren Ausgleichsraumes (205, 305, 405) bestimmt ist, dessen ringförmiger Teil (205a, 305a, 405a) durch einen topfförmigen Teil (205b, 305b, 4Ö5 b) in Verlängerung des Arbeitszylinder (203, 303, 403) erweitert ist.

5. Federbein nach dem Oberbegriff des Hauptanspruehs oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ausgleiehsraum (405) des mit höherem Gasdruck belasteten inneren Arbeitsraumes (404) Gas und Öl durch eine bewegliche Trennwand (427) getrennt sind und im Ausgleiehsraum (409) des mit niederem Gasdruck belasteten äußeren Arbeitsraumes (407) Gas und Öl ungetrennt eine gemeinsame Oberfläche (90) aufweisen.