DE19815459C2 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Fe­ derbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer an­ geordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen ange­ triebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkam­ mer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befes­ tigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbunde­ nen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruck­ kammer mündenden Abregelkanal verbindet, wobei eine Drossel von der Nie­ derdruckkammer in Richtung des Pumpenzylinders zu durchströmen ist.

Es sind bereits derartige Federbeine bekannt (z. B. DE 33 06 393 C1), bei denen die Drossel durch eine Öffnung zwischen einem Ventilkörper des Saugventiles und der diesem zugekehrten Stirnfläche einer Hülse gebildet ist. Zwischen der Drossel und der Abregelöffnung wird die Innenwandung der Pumpenstange als Abregelkanal herangezogen. Der Druckausgleich zwischen der Hochdruck­ kammer und der Niederdruckkammer erfolgt zunächst über die relativ große und schmutzunempfindliche Abregelöffnung, entlang des Abregelkanales, durch die Drossel und von dort aus zentral durch die Pumpenstange. Da die Drossel zwischen der Saugventilplatte und dem stirnseitigen Ventilsitz der Hülse ange­ bracht ist, besteht eine Verstopfungsgefahr der Drossel durch Partikel im Dämp­ fungsmittel praktisch nicht, denn durch Abheben der Ventilplatte von ihrem Sitz wird die Drossel ständig geöffnet und durch das Dämpfungsmittel freigespült. Eine derartige Konstruktion ist jedoch aufwendig und die einzelnen Pumpen­ stangenlängen mit ihren entsprechend unterschiedlich langen Hülsen müssen jeweils der Gesamtlänge des Federbeines angepaßt werden. Das be­ deutet, daß bei unterschiedlichen Anwendungsfällen auch unterschiedlich lange Federbeine Verwendung finden, die jeweils eine entsprechende Pumpenstange benötigen. Darüber hinaus ist die Maßhaltigkeit der Hülse und deren Aufnah­ mebohrung in der Pumpenstange einwandfrei auszuführen. Bedingt durch die Ventilplatte, die zusammen mit der Stirnfläche der Pumpenstange die Steuer­ kanten bildet, ist nach dem Einbau der Hülse in die Pumpenstange eine spanen­ de Nachbearbeitung der Steuerkanten erforderlich.

Desweiteren ist aus der gattungsbildenden DE 34 19 166 C1 ein selbstpumpen­ des Federbein bekannt, bei dem in der Pumpenstange eine Drossel integriert ist. Diese Drossel besteht aus einer Kerbe in der Steuerkante des Drosselventils, wobei auf der Steuerkante eine Ventilscheibe aufliegt. Um beim Pumpen die Drosselwirkung aufzuheben, ist die Ventilscheibe am Umfang abgeflacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, funktionssicheres und unempfind­ liches Federbein zu schaffen, bei dem bei Beibehaltung der verlängerten Abre­ gelzeit die Abregelvorrichtung unter Serienbedingungen problemlos herstellbar ist und die unabhängig von der Länge der Pumpenstange, des Pumpenzylinders oder der Kolbenstange anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Drossel ein Rückschlagventil in Form eines plattenförmigen Elementes vorgesehen ist, welches durch die Strömung des Öls in die eine oder andere Endposition ge­ steuert wird und auf mindestens einer Seite von einer Feder beaufschlagt ist.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Drossel und das Rückschlagventil konstruktionsu­ nabhängig ausgebildet sind und an beliebiger Stelle zwischen der Niederdruck­ kammer und dem Pumpenzylinder angeordnet werden können. Die Parallelschaltung von Drossel und Rückschlagventil bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß das Öl in Saugrichtung drosselfrei und in Ablaßrichtung gedrosselt strömen kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Drossel und das Rückschlagventil ein gemeinsames Bauteil bilden. Hierbei ist von Vorteil, daß Drossel und Rückschlagventil als eine vormontierte Baueinheit hergestellt wer­ den können, die dann bei der Montage des Federbeines als Einheit an die ent­ sprechende Position eingebracht werden können.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist als Drossel eine Querschnittsver­ engung vorgesehen.

Zur Erzielung einer ausreichenden axialen Führung an der Außenwandung und um gleichzeitig entsprechende Strömungsquerschnitte zu erreichen, weist das plattenförmige Element einen vom runden Umfang abweichenden Umfang auf.

Nach einer fertigungstechnisch günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß als Drossel eine Ausnehmung in der Pumpenstange vorgesehen ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß das plattenförmige Element mit der Stirnseite der Pumpenstange zusammenarbeitet. Mit Vorteil ist dabei zur Bildung der Drossel zwischen der Stirnseite der Pumpenstange und dem plattenförmigen Element eine Ausnehmung vorgesehen.

Die Aufgabe wird nach einer weiteren Alternative dadurch gelöst, daß parallel zur Drossel ein Rückschlagventil in Form einer Kugel vorgesehen ist, welche durch die Strömung des Öls in die eine oder andere Endposition gesteuert wird.

Bei Verwendung von Drossel und Rückschlagventil in einem gemeinsamen Bau­ teil ist nach einem wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß das Bauteil innerhalb der Pumpenstange aufgenommen ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnung schema­ tisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 und 2 verschiedene Ausführungsformen eines selbstpumpenden hy­ dropneumatischen Federbein mit innerer Niveauregelung im Schnitt,

Fig. 3 eine Drossel sowie ein Rückschlagventil innerhalb der Pumpenstange als Einzelheit dargestellt,

Fig. 4 ein federbelastetes Rückschlagventil, wobei ansonsten die Konstruktion mit der in Fig. 3 vergleichbar ist,

Fig. 5 ein Rückschlagventil zusammen mit einer Drossel, wobei als Ventil­ körper eine Kugel verwendet wird,

Fig. 6 eine Ausführung im Prinzip wie in Fig. 5 bereits dargestellt, wobei die Kugel federbelastet ist,

Fig. 7 bis 10 verschiedene Geometrien des Ventilkörpers,

Fig. 11 und 12 Ausführungsformen eines Drosselkanales in Ansicht,

Fig. 13 die Stirnseite der Pumpenstange zusammen mit Drossel und Rück­ schlagventil als Einzelheit

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform eines Rückschlagventiles.

Das in Fig. 1 dargestellte Federbein für Kraftfahrzeuge besteht im wesent­ lichen aus dem Arbeitszylinder 15, in dem ein Kolben 16 am Ende einer Kol­ benstange 17 gleitet. Der Arbeitszylinder 15 ist zu beiden Seiten entsprechend abgedichtet und am Aufbau eines Fahrzeuges bzw. an der Achse eines Fahrzeuges in nicht gezeigter Weise befestigt. Die Dämpfungskräfte werden während des Fahrbetriebes durch die Dämpfungsventile 12 erzielt.

Das Federbein gemäß Fig. 1 zeigt eine separate Ablaßverzögerungsein­ richtung 1, bestehend aus einem Rückschlagventil 2 und einer Drossel 3 in der Strömungsverbindung 4 zwischen der Niederdruckkammer 5 und dem Saug­ ventil 6 des Pumpenzylinders 7.

Die Pumpenstange 14 bildet zusammen mit dem Pumpenzylinder 7 der Kolben­ stange 17 eine Ölpumpe. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolbenstange 17 betätigen diese Ölpumpe, die ständig Öl, gesteuert durch das Saugventil 6, aus der Niederdruckkammer 5 über das Auslaßventil 9 in den Arbeitszylinder und damit in die Hochdruckkammer 10 fördert. Dadurch werden der Kolben 16, die Kolbenstange 17 so lange auswärts geschoben, bis die Abregelöffnung 8 der Pumpenstange 14 eine Verbindung zwischen dem mit Hochdruck beaufschlag­ ten Arbeitszylinder und der Niederdruckkammer 5 freigeben. Dadurch setzt die Abregelfunktion ein. Die Abregelfunktion ist so lange wirksam bis die Ab­ regelöffnung 8 vom Kolben 16 wieder verschlossen wird.

Bereits vorher, wenn sich der Druck im Hochdruckraum 10 erhöht hat und die Kolbenstange 17 beaufschlagt, wird eine Bypaßöffnung 11 zwischen der Hoch­ druckkammer 10 und dem Pumpenzylinder 7 freigegeben, welche ein weiteres Aufregeln (Hochpumpen des Fahrzeugaufbaus) unterbindet.

Nach Entlastung des Fahrzeugaufbaus wird durch den Druck in der Hochdruck­ kammer 10 der Kolben noch weiter auswärts geschoben, so lange bis die Abregelöffnung 8 geöffnet wird und ein Druckausgleich zwischen der Hochdruck­ kammer 10 und der Niederdruckkammer 5 erfolgt. Damit der Fahrzeugaufbau nicht zu schnell absinkt schließt das Rückschlagventil 2 den Rückfluß, so daß das Öl ausschließlich über die Drossel 3 in die Niederdruckkammer 5 fließen muß. Die Ablaßverzögerungseinrichtung 1 läßt also Öl in Saugrichtung drossel­ frei und in Ablaßrichtung gedrosselt durchströmen. Das Öl fließt in Saugrichtung deshalb drosselfrei, da parallel zur Drossel 3 das Rückschlagventil 2 öffnet.

Aus der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Federbeines zu ent­ nehmen, bei der die Pumpenstange im Verhältnis zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kürzer ausgebildet ist und die Abregelöffnung 8 stirnseitig in der Pumpenstange 14 angeordnet ist. Durch Ausfedern der Kolbenstange 17 wird das Saugventil 6 und somit die Abregelöffnung 8 von der Stirnseite der Pumpenstange 14 fort bewegt, und es findet die vorher beschriebene Abregel­ funktion statt. Der Bypaß 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als konische Umfangsfläche der Pumpenstange 14 ausgebildet.

In der Fig. 3 ist ein Teil der Pumpenstange 14 als Einzelheit dargestellt, wobei das Rückschlagventil als plattenförmiges Element 2a ausgebildet ist, während die Drossel als Ausnehmung 3a in der Stirnseite eines rohrförmigen Bauteiles angeordnet ist. Aus der unteren Ansicht ist zu entnehmen, daß das platten­ förmige Element 2a einen vom runden Umfang abweichenden Umfang aufweist um entsprechende Strömungsquerschnitte zur Verfügung stellen zu können. Die Ablaßverzögerungseinrichtung 1 in der Pumpenstange 14 sieht vor, daß der Ventilkörper 2 sich beim Saughub (hier dargestellt) auf einem Anschlag befin­ det, so daß das Öl die Drossel 3 freispülen kann. Beim Druckhub dagegen wird das Rückschlagventil 2 in Form des plattenförmigen Elementes 2a auf die Stirn­ seite gedrückt und lediglich die Ausnehmung 3a läßt das Öl passieren.

Aus der Fig. 4 ist das plattenförmige Element 2a durch eine Feder 13 beauf­ schlagt, so daß dem Saughub eine entsprechende Kraft entgegengesetzt wird, bzw. das plattenförmige Element 2a im Druckhub entsprechend unterstützt werden kann.

Aus der Fig. 5 ist als Rückschlagventil 2 ein Bauteil 18 vorgesehen, welches Strömungsbohrungen 19 aufweist und als Ventilkörper eine Kugel 2b vorge­ sehen ist. Fig. 5 zeigt den Saughub, die Drossel 3 ist komplett frei und das Öl durchströmt die Strömungsbohrungen 19. Im Druckhub dagegen legt sich die Kugel auf der gegenüberliegenden Seite an der Stirnfläche an und lediglich die Drossel ist durchströmbar.

In der Fig. 6 ist die Kugel 2b durch eine Feder 13 unterstützt. Ansonsten ent­ spricht diese Ausführungsform der in Fig. 5 bereits gezeigten.

In den Fig. 7 bis 10 sind Rückschlagventile dargestellt, deren Ventilkörper 2c gegenüber der Pumpenstange 14 durch verschiedene Ausnehmungen eine entsprechende Drossel 3 bilden.

Aus den Fig. 11 und 12 ist eine Stirnfläche der Pumpenstange 14 zu ent­ nehmen, die bei Beaufschlagung durch das plattenförmige Element 2a und einer entsprechenden Kanalführung die Ablaßverzögerungseinrichtung bilden. Die Kanäle 20 sind dabei in einer entsprechenden Länge gestaltet, so daß das Öl die Drossel 3 zeitverzögert durchläuft.

Aus der Fig. 13 ist die in Fig. 2 bereits dargestellte Ablaßverzögerungsein­ richtung 1 als Einzelheit dargestellt, wobei die Pumpenstange 14 auf ihrer Stirn­ seite die Ausnehmung 3a als Drossel aufweist, welche mit dem plattenförmigen Element 2a des Rückschlagventiles 2 zusammenarbeitet, dabei bildet das Bau­ teil 21 in der Saugstufe den Anschlag für das plattenförmige Element 2a (hier gezeigt) und auf der gegenüberliegenden Seite den Ventilsitz für das Saugventil 6. Der Ventilkörper 6a des Saugventiles 6 wird über eine Feder 22 im Innen­ raum der hohlen Kolbenstange 17 abgestützt. Wie in Fig. 2 bereits beschrie­ ben öffnet das Saugventil 6, wenn der Kolben 16 zusammen mit der Kolben­ stange 17 entsprechend ausfedert.

Aus der Fig. 14 ist als Einzelheit in vergrößertem Maßstab eine Pumpenstange 14 zusammen mit einem plattenförmigen Element 2a zu entnehmen, welches über eine Feder 13 an der Pumpenstange 14 abgestützt ist. Die Drossel 3 ist dabei Bestandteil eines separaten Bauteiles 23. Das separate Bauteil 23 ist form- und/oder kraftschlüssig im Endbereich der Pumpenstange 14 aufgenom­ men.

Bezugszeichenliste

1

Ablaßverzögerungseinrichtung

2

Rückschlagventil

3

Drossel

4

Strömungsverbindung

5

Niederdruckkammer

6

Saugventil

7

Pumpenzylinder

8

Abregelöffnung

9

Auslaßventil

10

Hochdruckkammer

11

Bypaß

12

Dämpfungsventil

13

Feder

14

Pumpenstange

15

Arbeitszylinder

16

Kolben

17

Kolbenstange

18

Bauteil

19

Strömungsbohrung

20

Kanal

21

Bauteil

22

Feder

23

separates Bauteil

Claims (9)

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveaurege­ lung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unter­ teilt 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, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder ver­ schließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbunde­ nen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Nieder­ druckkammer mündenden Abregelkanal verbindet, wobei eine Drossel von der Niederdruckkammer in Richtung des Pumpenzylinders zu durchströmen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drossel (3) ein Rückschlagventil (2) in Form eines platten­ förmigen Elementes (2a) vorgesehen ist, welches durch die Strömung des Öls in die eine oder andere Endposition gesteuert wird und auf mindestens einer Seite von einer Feder (13) beaufschlagt ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (3) und das Rückschlagventil (2) ein gemeinsames Bauteil bilden.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drossel (3) eine Querschnittsverengung vorgesehen ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Element (2a) einen vom runden Umfang abweichen­ den Umfang aufweist.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drossel (3) eine Ausnehmung (3a) in der Pumpenstange (14) vorge­ sehen ist.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Element (2a) mit der Stirnseite der Pumpenstange (14) zusammenarbeitet.

7. Federbein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Drossel (3) zwischen der Stirnseite der Pumpenstange (14) und dem plattenförmigen Element (2a) eine Ausnehmung (3a) vorge­ sehen ist.

8. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveaurege­ lung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unter­ teilt 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, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder ver­ schließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbunde­ nen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Nieder­ druckkammer mündenden Abregelkanal verbindet, wobei eine Drossel von der Niederdruckkammer in Richtung des Pumpenzylinders zu durchströmen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drossel (3) ein Rückschlagventil (2) in Form einer Kugel (2b) vorgesehen ist, welche durch die Strömung des Öls in die eine oder andere Endposition gesteuert wird.

9. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil innerhalb der Pumpenstange aufgenommen ist.