DE1950694A1 - Regeleinrichtung fuer eine hydraulische Federungseinheit - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHDNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

7. Olct. I969 Sch-ls

The Gates Rubber Company, 999 South Broadway, Denver, Colorado 8o217

Regeleinrichtung für eine hydraulische Federungseinheit

Diese Anmeldung betrifft eine verbesserte Regeleinrichtung für eine Dämpfungsvorrichtung bzw. eine sich selbst ausgleichende Federungseinheit.

Die Erfindung befaßt sich mit einer selbstausgleichenden Federungseinheit und insbesondere einer Regeleinrichtung, die als Prüfventil und als Längensteuerung für eine sich selbst ausgleichende, hydraulische Federungseinheit eingesetzt werden kann.

Federungseinheiten dieser sich selbst ausgleichenden Art können mit einem Rückschlagventil das Pumpen

009818/1226

hydraulischer Flüssigkeit steuern und können die neutrale Länge der Federungseinheit mit einer Längensteuervorrichtung steuern. Die Längensteuervorrichtung kann ein mechanisch arbeitendes Überstrom- oder Entlüftungsventil, eine kontinuierlich ablassende DUse oder Ablaßkanal, eine Aussparung zwischen zwei zusammengesetzten Teilen für einen ständigen Flüssigkeitsleckverlust oder ein durch eine gleitbewegliche Dichtung versperrbarer Flüssigkeit sdurchlaß sein.

Aufgabe der Erfindung ist, eine einzelne Regeleinrichtung für eine sich selbst ausgleichende, hydraulische Federungaeinheit zu schaffen, wobei die besagte Regeleinrichtung als Rückschlagventil und als Längensteuervorrichtung verwendbar ist.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, eine doppeltwirkende Regeleinrichtung zu schaffen, um den Hydraulikkreis einer sich selbst ausgleichenden, hydraulischen Feder ungseinheit zu verbessern.

Außerdem soll eine preiswerte und zuverlässige Regeleinrichtung für eine sich selbst ausgleichende Federungseinheit geschaffen werden.

Die verbesserte Regeleinrichtung für eine sich selbst ausgleichende Federungseinheit schließt einen Hauptteil ein mit einem Flüssigkeitsdurchlaß, dessen eines Ende eine öffnung., eine Dichtung zum Verschließen der Öffnung und eine für das Verschließen der Öffnung gegen die Dichtung vorgespannte Federeinrichtung aufweist. Dadurch funktioniert die Regeleinrichtung als ein Rückschlagventil. Der Durchlaß hat außerdem noch eine zweite Federeinrichtung, die gegen die Dichtung vorgespannt ist, um die Kraft der ersten Federjijrijg^einrichtung zu überwinden und die Dich-

009818/1226

tung von der Öffnung wegzudrücken, wenn die Federungseinheit eine nominale Länge erreicht hat. Dadurch funktioniert die Regeleinrichtung als eine Längensteuereinrichtung. Eingeschlossen in die neuen Merkmale der Erfindung ist eine Wechselverbindung beider Federeinrichtungen mit der Dichtung, um die Erfindung als Rückschlagventil oder als Längensteuereinrichtung verwendbar zu machen. '

Der Erfindungsgedanke läßt sich am besten In Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung mehrerer AusfUhrungsbeispiele verstehen.

Fig. 1 ist ein Querschnitt in axialer Richtung durch eine sich selbst ausgleichende, hydraulische Federungseinheit, die die Erfindung verkörpert und sie als Rückschlagventil wirkend zeigt.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Teilansicht, die aber die Erfindung längenmessend zeigt.

Fig. 3 ist eine der Flg. 2 ähnliche Darstellung, die aber eine veränderte Dichtungseinrichtung zeigt.

Flg. 4 1st eine schematische Wiedergabe eines verbesserten Hydraulikkreises für eine die Erfindung verkörpernde, sich selbst ausgleichende, hydraulische Federungseinheit.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist die verbesserte Regeleinrichtung Io in der sich selbst ausgleichenden Federungeeinheit 11 angeordnet gezeigt. Die Regeleinrichtung Io 8chliefit ein Hauptteil 12 ein, das einen Durchfluß mit einer öffnung 13, einer Dichtung Ik, einer Rückschlagventllfeder 15 und einer Längensteuerfeder 16 hat. In dem in Fig. 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Er-

009818/1226

ORIGINAL INSI³ICTiD

findung arbeitet die Kombination, die das Hauptteil 12 einschließt, das einen Durchfluß mit der öffnung 13, der Dichtung 14 und der Rückschlagventilfeder 15 hat, als ein Pumpenausgangsrückschlagventil. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet die Kombination, die das Hauptteil 12 mit der öffnung 13, der Dichtung 14 und der Längensteuerfeder 16 aufweist, als eine Längensteuereinrichtung. Der Betrieb der Regeleinrichtung Io läßt sich am besten in Verbindung mit der Federungseinheit 11 verstehen.

Die Federungseinheit 11 hat drei maßgebende2Flüssigkeitskammern, in denen der hydraulisehe Flüssigkeitsstrom durch eine Mehrzahl von Ventil- und Dichtungsmitteln gesteuert wird. Die drei Kammern sind: ein Flüssigkeitsreservoir 17, eine Hochdruckkammer 18 und eine Pumpkammer 19. Die Arbeitsflüssigkeit strömt aus dem Flüssigkeitsreservoir I? durch eine Führung 2ο und an dem Pumpeneinlaßrückschlagventll 21 vorbei in die Innenbohrung 22 eines rohrförmigen Pumpenkolbens 23. Das Pumpeneinlaßrückschlagventil 21 erlaubt einen einseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom von dem Flüssigkeitsreservoir 17 zur Pumpkammer I9. Die Pumpkammer 19 wird durch die konzentrische Innenbohrung einer Stange 24 bestimmt. Ein Ende der Stange24 ist mit einem Dämpfungskolben 25 und das andere Ende mit einer oberen, befestigenden Aufhängung 26 verbunden. Die verbesserte Regeleinrichtung Io ist leitungsgemäß zwischen der Pumpkammer 19 undder Höch/druckkammer 18 angeordnet. Die Flüssigkeit strömt von der Pumpkammer 19 durch den ringförmigen Spalt zwischen dem Pumpenkolben 23 und der Stange 24, durch die öffnung 13 an der Dichtung 14 vorbei in die Hochdruckkammer 18. Als Pumpenausgangsrückschlagventil arbeitend erlaubt die Erfindung einen einseitig gerichteten Flüssig-

■;,.-. ■ : ■ ■ '■■■:■ ■ , ■■ ■ -5 009818/1226

keitsstrom von der Pumpkammer 19 zur Hochdruckkammer

Wenn diese Erfindung als Längensteuereinrichtung arbeitet, wird das Pumpen der Flüssigkeit gestoppt. Die Längensteuerfeder 16 überwindet die Kraft der Rückschlagventilfeder 15 und drückt die Dichtung 14 von der öffnung 1? weg. Dadurch ist in beiden Richtungen zwischen der Pumpkammer 19 und der Hoohdruckkammer 18 ein Flüssigkeitsstrom möglich.

Der Flüssigkeitsstrom gelangt von der Hochdruckkammer durch ein Entlüftungsventil 27 und eine Leitung 28 zum Flüssigkeitsreservoir 17 zurück. Das Entlüftungsventil kann hydraulisch betätigt werden, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Hochdruckkammer 18 zu hoch wird. Das Entlüftungsventil kann ebenso mechanisch durch ein Betätigungselement 29 betätigt werden. Dieses Element 29 besteht aus einem Entlüftungsventilbetätiger 3o, einem Rückschlagventil 3-1* einer Rückholfeder 32 und der Längensteuerfeder 16. Die Längensteuerfeder 16 hat, wie gezeichnet, zwei Funktionen, nämlich 1.) Vorspannung gegen den Entlüftungsventilbetätiger 3o und 2.) Vorspannung gegen die Dichtung 14. Dabei kann eine zweite Feder zusätzlich parallel zu der Längensteuerfeder 16 angeordnet werden, um den Entlüftungsventilbetätiger 3o vorzuspannen. Der Betrieb der EntlUftungsventilbetätigungsmittel wird in Verbindung mit dem Gebrauch der Federungseinheit erklärt. Eine Federungseinheit gemäß dieser Erfindung kann an nahezu jeder Maschine verwendet werden, die eine oszillierende Bewegung zwischen zwei zusammengesetzten Teilen hat und bei der gewünscht wird, einen neutralen Punkt beizubehalten, über dem die relative Oszillation beibehalten werden soll. Zur Vereinfachung der Erklärung wird der Betrieb einer Federungseinheit, die diese Erfindung verkörpert, in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug erläutert.

- 6 009818/1226

Bei der eingebauten Federungseinheit 11 ist der obere Aufhängungspunkt 26 an der bewegten Masse des Kraftfahrzeuges befestigt, während der untere Aufhängungspunkt an der nichtbewegten Masse des Fahrzeuges festgelegt ist.

Eine schwingende Bewegung zwischen den beiden Aufhängungspunkten 26 und 25 verursacht, daß die Hochdruckkammer 18 relativ zum Pumpenkolben 23 bewegt wird. Wenn die Federungseinheit des Fahrzeuges belastet wird, dann befindet sich der Dämpfungskolben 23 anfangs im unteren Teil der Hochdruckkammer 18. Sobald der untere Teil der Hochdruckkammer 18 sich von dem Dämpfungskolben 25 wegbewegt, fällt der Druck in der Pumpkammer 19 unter den atmosphärischen, öffnet sich das Pumpeneinlaßventil 21 und strömt Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsreservoir 17 zur Pumpkammer I9. Wenn sich die Bewegung der Hochdruckkammer 18 umkehrt, dann schließt sich das Pumpeneinlaßventil 21 und der Flüssigkeitsdruck in der Hochdruckkammer 18 veranlaßt die verbesserte Regeleinrichtung Io als Pumpenaüsgangsrückschlagventil zu arbeiten, indem es einen Flüssigkeitsstrom von der Pumpkammer 19 zur Hochdruckkammer 18 zuläßt. Wenn die Schwingungsbewegung anhält, steigt der Druck in der Hochdruckkammer l8 und veranlaßt den Dämpfungskolben 25 sich von dem Aufhängungspunkt 35 wegzu^ibewegen, da der Flächenbereich 33 größer als der Flächenbereich 34 ist. Der Teil der Regeleinrichtung lo, der den Hauptteil 12, die Dichtung 14 und die Rückschlagventilfeder 15 einschließt, wird mit dem Dämpfungskolben 25 in Längsrichtung verschoben. Dabei kommt die Dichtung 14 mit der Längensteuerfeder in Berunning. Der Pumpbetrieb wird abgebrochen, wenn die Längensteuerfeder 16 die Kraft der Rückschlagventi!feder 15 überwindet und die Dichtung l4 von der öffnung 13 wegdrückt, denn dann ist in beiden Richtungen zwischen der Hochdruckkammer 18 und der Pumpkammer I9 ein Flüssigkeitsstrom möglich. Die Regeleinrichtung Io ist längensteuernd

009 818/122s

in Fig. 2 gezeigt.

Bei übermäßiger Dehnimg der Stange 24, wie sie aufträte, wenn die Masse der bewegten Fahrzeugmasse reduziert würde, wird der Dämpfungskolben 25 durch den Flüssigkeitsdruck in der Hoohdruckkammer 18 in den oberen Teil der Hochdruckkamer 18 gedrückt. Die Längensteuerfeder 16 wird gegen deri Eiitlüftungsventilbe tätiger 3o gedrückt und dieser gegen das Entlüftungsventil 27 bewegt, um mit diesem in Berührung gebracht zu werden. Die Flüssigkeit strömt dann-langsam an dem Entlüftungsventilbetätiger 3© vorbei und verursacht eine langsame Bewegung des Entlüftungsventils 27· Wenn der Kontakt hergestellt ist; wird das Entlüftungsventil 27 mechanisch betätigt, so daß die Flüssigkeit durch die Leitung 28 in das Flüssigkeitsreservoir 17 zurückströmen kann. Das Rückschlagventil 51 ermöglicht dem Entlüftungsventilbetätiger 3o schnell in eine neutrale Stellung zurückzukehren, indem es sich öffnet und eine schnelle Verschiebung der Flüssigkeit erlaubt, wenn die Stange 24 in die Hochdruckkammer 18 zurückgezogen worden ist»

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Dichtung ist eine einzelne Konstruktion. Nach Fig. 3 schließt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Dichtung 36 ein, die an einem Dichtungshalter 37 befestigt ist. Der Betrieb der Dichtung 36 und des Dichtungshalters 37 ist der gleiche wie vorher für die Dichtung 14 in den Fig. 1 und 2 beschrieben.

Nach Fig. 4 enthält der verbesserte Hydraulikkreis, der durch die Anwendung der Erfindung erreicht wird, Flüssigkeitsarbeitskammern, die untereinander mit Flüssigkeitsdurchlässen und Flüssigkeitssteuervorrichtungen verbunden sind. Eine hydraulische Arbeitsflüssigkeit wird beim An-

- 8 0098 18/12 26

saughub einer Pumpe 41 aus einem Flüssigkeitsreservoir abgesaugt und beim Förderhub der Pumpe 41 in eine Hochdruckkammer 42 eingebracht. Die Pumpe 41 Wandelt mechanische Schwingungsenergie durch Drucksteigerung in der Hoehdruckkammer 42 in hydraulische Druckenergie um* Ein Ventil 43 des augehörigen Hydraulikkreises 44 arbeitet als Ausgangsrückschlagventil der Pumpe 41, wenn die Pumpe

41 in die Hochdruckkammer 42 fördert. Wenn die Flüssigkeit in der Hochdruckkammer 42 während der Selbstaus- gleichung der Federungseinheit einen Betriebsdruck erreicht hat, übt das Ventil 43 der Einheit eine zweite Funktion aus, indem es sich öffnet und in beiden Richtungen zwischen der Pumpe 4l und Hochdruckkammer 42 einen Flüssigkeitsstrom bewerkstelligt, der ein Unwirksamwerden der Pumpe 4l zur Folge hat.

Ein Kolben 45/ der an einer Stange 46 befestigt ist,l?e-* wegt sich in der Hochdruckkammer 42 hin und her* Der Kolben 45und die Stange 46 sind so ausgebildet, daß der έο FiSe^henbereich 47 kleiner als der Flächenbereich 48 ist. Der veränderliche oder projizlerte Flächenbereich entspricht der Querschnittsfläche der Stange 46. Eine Druckkraft A-A, mit der die Stange 46 und die Hochdruckkammer

42 beaufschlagt werden, wird hydraulisch durch die Hochdruckflüssigkeit, die auf den Differenzfläehenbereich wirkt, ausgeglichen. Die Dämpfung des schwingenden Kolbens 45 wird durch eine Düse 49 hydraulisch gesteuert. '

Bei Wegnahme oder Verringerung der Drucklast A-A wird der Kolben 45 hydraulisch gegen den oberen Bereich der Hochdruckkammer 42 gedrückt. Diese Kolbenbewegung drückt eine Feder 5o gegen einen Entlüftungsventilbetätiger 51 und bewegt diesen gegen eine.mechanische Auslösung 52 eines Entlüftungsventils 53. Flüssigkeit strömt dann langsam durch eine Düse 54 und verursacht eine langsame

.'■■■■ -- ■- 9-

0098 18/1226

Bewegung des Ent lüf tungs vent übe tätigers 51 · Wenn Kontakt hergestellt worden ist, wird das Entlüftungsventil 53 meohanisch geöffnet und der Flüssigkeit die Rückkehr in das Flüssigkeitsreservoir 4o ermöglicht. Das Rückschlagventil 55 gestattet dem EntlUftungsventilbetätlger 51 schnell in eine neutrale Stellung zurückzukehren, indem es sich öffnet und eine schnelle Flüssigkeitsverschiebung ermöglicht, wenn die Stange 46 in die Hochdruokkammer 42 zurückgezogen worden ist. Das Entlüftungsventil 53 kann ebenso durch einen hohen Flüssigkeitsdruck betätigt werden, der die Festigkeit der Hochdruckkammer gefährdet.

> Io -

0Ö9 8187T228

Claims (4)

1. ..■■'·■ - -ίο - ;'■ .. ■ ■. ■.' ■:■■■-

   Ansprüche

   !.^Hydraulischer Regelkreis für eine sich selbst ausgleichende, hydraulische Federungseinheit mit streckbaren und nicht streckbaren Gliedern, wobei der Regelkreis eine Flüssigkeit und folgende Bestandteile aufweist: -.-..-■■■, Ein Flüssigkeitsreservoir,

   eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem Purapenelnlaßrückschlagventil,

   eine Flüssigkeit aufnehmende Hochdruckkammer mit variablem Volumen,

   einen hydraulisch wirkenden Flächenbereich an/in der Hochdruckkammer angeordneten ausdehnbaren Glied, der eine projizierte, zu der herausragenden Querschnittsfläche des ausdehnbaren Gliedes äquivalente Fläche dar^ stellt und

   ein DruckentIUftungsventil, das über eine Leitung zwischen die Flüssigkeit aufnehmende Hochdruckkammer und das Flüssigkeitsreservoir geschaltet ist und den hohen Grenzdruck in der Hochdruckkammer sowie den einseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom zum Flüssigkeitsreservoir regelt, g e k eη η ζ e 1 c h η e t durch eine zweifach wirksame Hydraulikkreisleitung zwischen der Kolbenpumpe und der Hochdruckkammer, wobei diese Hydraulikkreisleitung ein Ventil umfaßt, das über eine Leitung zwischen Kolbenpumpe und Hochdruckkammer geschaltet und als Pumpenausgangsrückschlagventil steuerbar ist und während des Äufpumpens der Hochdruckkammer einen einseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom von der Kolbenpumpe zur Hochdruckkammer zuläßt, und das außerdem als offenes Ventil steuerbar ist, welches während des Selbstausgleiches der Federungseinheit einen zweiseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom zwischen der Kolbenpumpe und der Hochdruckkammer erlaubt.

   .■■■'. -:. / ■ ■ ■■' . ■.'■■.■ ■ ^; ■.'-"■■'- il V 009810/1221
2. 2. Hydraulischer Regelkreis nach Anspruch 1 mit einer den Ausgleichsvorgang der Federungseinheit unterstützenden flUssigkeitsgefüllten Höohdruekkammer sowie einer unabhängigen hydraulischen Kolbenpumpe, die zur Beaufschlagung der Hochdruckkaimer in dies» fördert« gekennzeichnet durch eine Ventilanordnung, die physikalisch und flüssigkeitsmäßig ' zwischen die Druckseite der hydraulischen Kolbenpumpe und die Hochdruckkammer geschaltet ist und die einen durchbohrten Hauptteil aufweist, wobei ein Ende der Bohrung den Ausstoß der hydraulischen Kolbenpumpe aufnimmt, während Ihr anderes Ende zur Hochdruckkantner geöffnet ist; ·

   durch die Öffnung verschließende Diohtndttel, die von einer «raten ffder in Verschließetellung gedrückt werden, wobei die Ventilanordnung als Auslaßrücko ..'.; sohlagventil der hydraulischen Kolbenpumpe wirksam JLst und den einseitig gerichteten Flüssigkeitsstrom von der hydraulischen Kolbenpumpe zur Hochdruckkammer ZUlfißtj

   durch eine zweite Feder, die während des Selbstausgleiches der Federeinheit gegen die Dichtmittel drückt und die erste Feder Überwindet, um einen zweiseitigen Flüssigkeitsstrom zwischen der hydraulischen Kolbenpumpe und der Hochdruckkaraer zu ermöglichen.
3. 3. Hydraulischer Regelkreis nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel eine Dichtung aufweisen, die dem Verschluß der öffnung dient und die auf einer Halterung befe&gt ist, welche das Widerlager für die erste und zweite Feder darstellt und ihre Vorspannung aufnimmt.
4. 4. Selbst ausgleichende, hydraulische Federungseinheit

   - 12 009818/1226

   mit einem hydraulischen Regelkreis nach Anspruch 1, mit einem an seinen Enden geschlossenen rohrförmigen Körper, dessen erstes Ende einen ersten Befestigungsansatz bildet und der eine Hochdruckkammer darstellt;

   einer Stange, die durch das zweite Ende des rohrförmigen Körpers hin und hersehiebbar ist, wobei das zweite Ende der Stange den zweiten Befestigungsansatz bildet und die Stange eine konzentrische Bohrung aufweist, die als Pumpkammer dientι

   zwischen der Stange und dem zweiten Ende des rohrförmigen Körpers angeordneten Dichtmitteln, die an dem zweiten Ende des rohrförmigen Körpers befestigt sind;

   einem an dem ersten Ende der Stange innerhalb des rohrförmigen Körpers befestigten Dämpfungskolben;

   einem in dem rohrförmigen Körper angeordneten, an dessen erstem Ende befestigten Rohr, dessen Durchmesser kleiner als die konzentrische Bohrung der Stange ist, und das einen in die Pumpkammer tauchenden Pumpenkolben darstellt;

   einem Flüssigkeitsreservoir, das an dem rohrförmigen Körper befestigt und mit einer Auslaßöffnung versehen ist, die in Leitungsverbindung mit dem Rohr steht, und das eine mit der Hochdruckkammer leitungsmäßig verbundene Einlaßöffnung besitzt;

   einem Rückschlagentil in der Leitung zwischen der Auslaßöffnung des Reservoirs und dem Rohr;

   einem in der Leitung zwischen der Einlaßöffnung des Flüssigkeitsreservoirs und der Hochdruckkammer angeordneten Entlüftungsventil, das von der Hochdruckkammer sowohl hydraulisch als auch mechanisch betätigbar ist;

   einer in der Hochdruckkammer zwischen dem Entlüftungs-

   0098 18/1226

   .ventil und dem Dämpfungskolben angeordneten Entlüftungsventil-Betätigungseinrichtung, die das Entlüftungsventil mechanisch beaufschlagen und betätigen kann, wenn die Stange zu weit ausgezogen ist, g e kennzei ohne t durch eine Ventilanordnung,die leitungsmäßig zwischen die Pumpenkammer und die Hochdruckkammer geschaltet ist und einen Hauptteil aufweist, der mit einem Durchlaß versehen ls>, dessen eine Endöffnung den Ausstoß der Kolbenpumpe aufnimmt, während das andere Ende eine öffnung zur Hochdruckkammer bildet, durch Dichtmittel zum Verschließen der öffnung, wobei eine erste Feder gegen die Dichtmittel drückt, damit diese die öffnung verschließen, wobei die Ventilanordnung als Rückschlagventil wirksam ist " und durch eine zweite Feder, die während des Selbstausgleiches der Federungseinheit gegen die Dichtmittäl wirkt und die gerste Feder überwindet, wodurch die Ventilanordnung als offenes Ventil wirksam 1st.

   009818/1226