DE19547535A1

DE19547535A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19547535A1
Application number: DE19547535A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: DE19547535C2; JPH09189338A; US5857665A; JP4108778B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes, hydropneumatisches Fe derbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch ei nen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Ar beitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, wobei zwischen dem Arbeitsraum und der Hoch druckkammer Ventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind.

Derartige Federbeine sind bereits bekannt (DE-PS 14 30 536), bei denen der an einer Kolbenstange befestigte Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei zur Bildung einer Kolbenpumpe die Kolbenstange hohl ausge bildet ist, in deren Hohlraum eine Pumpenstange eintaucht. An der Stirnseite des Arbeitszylinders ist ein Boden in Massivbauweise angeordnet, der die Pum penstange elastisch aufnimmt und wobei darüber hinaus noch in diesem Boden Dämpfungsventile für die Zug- und Druckdämpfung angeordnet sind. Diese Ventile sind lediglich schematisch dargestellt, ohne daß eine konkrete konstruk tive Ausbildung im einzelnen gezeigt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Ventileinheit für die Zug- und Druckdämpfung eines selbstpumpenden hydropneumatischen Federbeins zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Ventil mindestens eine Ventilscheibe vorgesehen ist, die mit einem am Arbeitszylinder angeordne ten Ventilsitz zusammenwirkt.

Eine fertigungstechnisch günstige Ausführungsform sieht dabei vor, daß die Ventilscheibe radial innen an einem, an einer Pumpenstange angeordneten zweiten Ventilsitz abgestützt ist.

Bei selbstpumpenden, hydropneumatischen Federbeinen min innerer Niveaure gelung ohne Verwendung einer Pumpenstange ist vorgesehen, daß die Ventil scheibe radial innen an einem, mit dem Arbeitszylinder verbundenen, den Ar beitszylinder überspannenden, Halteelement angeordneten zweiten Ventilsitz abgestützt ist.

Bei den vorgenannten Konstruktionen ist von Vorteil, daß entweder der Ventil sitz lediglich zwischen der Ventilscheibe und dem Arbeitszylinder gebildet wird, so daß aufgrund des großen Ventilsitzdurchmessers entsprechend degressive Kennlinien erzielbar sind oder zusätzlich noch ein zweiter Ventilsitz radial innen eine optimale Dämpfung sowohl der Zug- als auch der Druckdämpfung ermög licht.

Um nicht nur ein konstruktiv einfaches Dämpfungsventil, sondern auch eine konstruktiv einfache Anbindung der Pumpenstange zu schaffen, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß eine in den Pumpenzylinder eintau chende Pumpenstange über ein, mit dem Arbeitszylinder verbundenen, den Ar beitszylinder überspannenden Halteelement fixiert ist.

Eine ausreichende Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitszylinder und der Hochdruckkammer ist gewährleistet, indem das Halteelement mit Ausnehmun gen versehen ist.

Eine fertigungstechnisch einfache Gestaltung des Ventilsitzes ist dadurch mög lich, daß der Ventilsitz auf der Stirnseite des Arbeitszylinders gebildet wird.

Um Dämpfungskräfte entsprechend zu variieren, sind in weiterer Ausgestaltung die Ventilscheiben über ein Verspannelement vorspannbar.

Zur Erzielung von Dämpfungskräften in unterschiedlicher Größe je nach Strö mungsrichtung ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß der Ventilsitz und der zweite Ventilsitz jeweils für eine einzige Strömungsrichtung ausgebildet sind. Hierbei ist von Vorteil, daß die Ventilscheiben jeweils in einer Richtung öffnen und in der entgegengesetzten Richtung die Strömungsverbin dung schließen. Eine derartige Möglichkeit läßt sich durch entsprechende An schläge für die Ventilscheibe erzielen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch darge stellt.

Es zeigt

Fig. 1 und 1a jeweils ein Federbein im Schnitt,

Fig. 2 und 3 ein Ventil als Einzelheit,

Fig. 4 und 5 die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Ventils in Zug- und Druckrichtung,

Fig. 6 bis 8 weitere Ausführungsformen eines Ventiles in Anwendung an einem Federbein ohne Pumpenstange,

Fig. 9 eine verstärkte Ausführung eines Federbeines für radführende Feder beine im Schnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein be steht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 3, der durch den an der Kolben stange 11 befestigten Kolben 12 in zwei Arbeitsräume unterteilt. Der Arbeitszy linder 3 ist koaxial von einer Niederdruckkammer 13 und einer Hochdruckkam mer 14 umgeben. In der Niederdruckkammer 13 sind Gas und Dämpfungsmittel untergebracht, während die Hochdruckkammer 14 das Dämpfungsmittel gegen über dem Gasvolumen durch eine Membran 15 trennt. Zwischen dem oberen Arbeitsraum des Arbeitszylinders 13 und der Hochdruckkammer 14 ist über das Halteelement 7 die Pumpenstange 5 gehalten, wobei das Halteelement 7 gleichzeitig der Fixierung des Ventiles 1, bestehend aus der Federscheibe 2 fixiert. Die Kolbenstange 11 ist hohl ausgebildet, wobei der Hohlraum den Pum penzylinder 8 darstellt, in den die Pumpenstange 5 eintauchen kann.

Durch das Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 11 wird Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 13 über die Pumpenstange 5 in Verbindung mit dem Pumpenzylinder 8 in die Hochdruckkammer 14 gefördert. Das Gaspolster auf der Rückseite der Membran 15 wird dabei beladungsabhängig komprimiert und dient somit als Gasfeder. Hat der Fahrzeugaufbau des Fahrzeuges das vorge gebene Niveau erreicht, wird der Pumpvorgang über z. B. eine spezielle Form gebung der Pumpenstange 5 unterbunden. Die Dämpfung in der Zug- und Druckstufe für das Fahrzeug wird durch das Ventil 1 erreicht.

In der Fig. 1 ist als Membran 15 eine einteilige Membran dargestellt, während in der Fig. 1a das Halteelement 7 radial entsprechend erweitert ist und eine ringförmige Membran 15a kammert. Die Membran 15a gemäß Fig. 1a ist dabei auf jeder Stirnseite mit einem Befestigungswulst versehen, der gleichzeitig der Abdichtung des Gasraumes gegenüber der Hochdruckkammer 14 dient. An sonsten ist die Wirkungsweise des Federbeines gemäß Fig. 1a mit der Wir kung des Federbeines gemäß Fig. 1 vergleichbar.

Die Fig. 2 zeigt als Einzelheit ein Ventil 1, bei der der Arbeitszylinder 3 das Halteelement 7 trägt, wobei wie Fig. 3 zeigt, das Halteelement 7 einerseits mit Ausnehmungen 9 für die Strömungsverbindung von der Arbeitskammer in die Hochdruckkammer 14 versehen ist und wobei die Bohrung 16 der Aufnahme der Pumpenstange 5 dient. Fig. 2 zeigt desweiteren, daß zwischen der Stirnseite des Arbeitszylinders 3 sowie des Halteelementes 7 einerseits und der Pumpen stange 5 sowie des Halteelementes 7 radial innen andererseits die Ventilschei be 2 gekammert ist. Die Stirnseite des Arbeitszylinders 3 bildet dabei den radial äußeren Ventilsitz 4, während der zweite Ventilsitz 6 radial innen im Bereich der Pumpenstange 5 vorgesehen ist.

Die Wirkungsweise der Druckstufe ist in Fig. 4 dargestellt, indem die Feder scheibe 2 bei eintauchendem Kolben 12 radial außen den Ventilsitz 4 öffnet und eine Strömungsverbindung vom oberen Arbeitsraum am Ventilsitz 4 vorbei über die Ausnehmungen 9 in die Hochdruckkammer 14 gestattet. Der radial innen angeordnete Ventilsitz 6 wird dabei durch den erhöhten Innendruck im Arbeits raum einwandfrei verschlossen.

Im Gegenzug in der Zugstufe, das heißt bei ausfahrendem Kolben 12 verläuft das Dämpfungsmittel gemäß Fig. 5 ebenfalls von der Hochdruckkammer 14 ausgehend über die Ausnehmungen 9 am zweiten Ventilsitz 6 vorbei in den Ar beitsraum. Durch den entsprechenden Druck auf die Ventilscheibe 2 wird radial außen der Ventilsitz 4 verschlossen. Dicke, Stückzahl und Vorspannung der Ventilscheibe 2 ist ausschlaggebend für die Höhe und Charakteristik der Dämpfkraft. Aufgrund der großflächigen Druckbeaufschlagung durch das Dämpfungsmittel, lassen sich ohne Probleme auch stark degressive Kennungen erzeugen. Das Verhältnis der Zug- zur Druckdämpfung wird hauptsächlich durch den Innen- und Außendurchmesser der Ventilscheibe bestimmt.

In den Fig. 6 bis 8 sind Ausführungsbeispiele von Ventilen 1 dargestellt, bei denen das Federbein ohne Pumpenstange ausgebildet ist. Der Arbeitszylinder 3 bildet dabei wiederum zusammen mit der Ventilscheibe 2 den Ventilsitz 4, wäh rend die Ventilscheibe 2 radial innen zusammen mit dem Halteelement 7 den zweiten Ventilsitz 6a bildet. Durch eine entsprechende Gewindeverbindung 17 läßt sich eine Vorspannung auf die Ventilscheibe 2 aufbringen.

In der Fig. 7 ist diese Vorspannung auf die Ventilscheibe 2 über ein Verspan nelement 10 und eine entsprechende Gewindeverbindung 17 zwischen dem Verspannelement 10 und dem Halteelement 7 aufbringbar.

In der Fig. 8 ist wiederum im Prinzip eine Ausführung gemäß Fig. 7 darge stellt, mit dem Unterschied, daß das Verspannelement 10 nach entsprechender Krafteinleitung P über eine Laserschweißung 18 fixiert werden kann.

Die Fig. 9 zeigt wiederum ein Federbein bestehend aus dem Arbeitszylinder 3, der Pumpenstange 5 sowie der Hochdruckkammer 14 und ist als radführendes Federbein ausgebildet, hierzu ist das Halteelement 7 entsprechend radial nach außen verlängert, so daß entsprechende Abstützkräfte zwischen Arbeitszylinder 3 und Außenrohr 19 aufgefangen werden können.

Bezugszeichenliste

1 Ventil
2 Ventilscheibe
3 Arbeitszylinder
4 Ventilsitz
5 Pumpenstange
6 zweiter Ventilsitz
7 Halteelement
8 Pumpenzylinder
9 Ausnehmungen
10 Verspannelement
11 Kolbenstange
12 Kolben
13 Niederdruckkammer
14 Hochdruckkammer
15 Membran
16 Bohrung
17 Gewindeverbindung
18 Laserschweißung
19 Außenrohr

Claims

1. Selbstpumpendes, hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveaurege lung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit ei ner durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Nieder druckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolben stange gebildet ist, wobei zwischen dem Arbeitsraum und der Hochdruck kammer Ventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventil (1) mindestens eine Ventilscheibe (2) vorgesehen ist, die mit einem am Arbeitszylinder (3) angeordneten Ventilsitz (4) zusammenwirkt.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (2) radial innen an einem, an einer Pumpenstange (5) angeordneten zweiten Ventilsitz (6) abgestützt ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (2) radial innen an einem, mit dem Arbeitszylinder (3) verbundenen, den Arbeitszylinder (3) überspannenden Halteelement (7) an geordneten zweiten Ventilsitz (6a) abgestützt ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine, in den Pumpenzylinder (8) eintauchende Pumpenstange (5) über ein, mit dem Arbeitszylinder (3) verbundenen, dem Arbeitszylinder (3) über spannenden, Halteelement (7) fixiert ist.

5. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (7) mit Ausnehmungen (9) versehen ist.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) auf der Stirnseite des Arbeitszylinders (3) gebildet wird.

7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheiben (2) über ein Verspannelement (10) vorspannbar sind.

8. Federbein nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (4) und der zweite Ventilsitz (6, 6a) jeweils für eine einzige Strömungsrichtung ausgebildet sind.