DE19818117C1

DE19818117C1 - Selbstpumpendes Niveauregelelement

Info

Publication number: DE19818117C1
Application number: DE1998118117
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2018-04-24

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstpumpendes Niveauregelelement, insbesondere zum Einbau zwischen Aufbau und Radführungsteil in Kraftfahrzeugen, das eine in einem Zylinder geführte und nach außen abgedichtete Kolbenstange mit einem Kolben aufweist, der eine kolbenstangenseitige Niederdruckkammer von einer kolbenstangenfernen Hochdruckkammer trennt, während eine Pumpen stange in einen einen Pumpraum bildenden Hohlraum der Kolbenstange ein greift und der Pumpraum mit der Niederdruckkammer über ein Einlaßventil und mit der Hochdruckkammer über ein Auslaßventil hydraulisch verbindbar ist.

Ein derartiges selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung ist durch DE 195 47 535 A1 bekannt. Bei dieser Konstruktion tritt die Kolbenstange nach unten aus dem Zylinder aus, wobei in den von der Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder eine Pumpenstange eintaucht und beim Einfedern des Fahrzeugrades Flüssigkeit über ein Auslaßventil in die Hochdruckkammer fördert. Beim Ausfedern des Rades wird die Hydraulikflüs sigkeit über ein Einlaßventil in den Pumpraum gesaugt. Eine solche Ausführung des selbstpumpenden Niveauregelelements arbeitet nur einwandfrei, wenn die Kolbenstange nach unten aus dem Zylinder austritt, da sich lediglich in dieser Einbausituation kein Gaspolster, das die Pumpwirkung beeinträchtigt, in dem Pumpraum aufbauen kann.

Desweiteren sind Niveauregelelemente bekannt (z. B. DE 195 29 389 A1), bei denen die Pumpenstange in einem einen Pumpraum bildenden Hohlraum der Kolbenstange eingreift. Der Pumpraum ist mit der Niederdruckkammer 13 über ein Einlaßventil und mit der Hochdruckkammer über ein Auslaßventil hydrau lisch verbindbar. Im Bereich der Steuerhülse und eines Zapfens befindet sich ein Rückschlagventil, welches als handelsübliches, vorgeprüftes Bauteil in die ser Verbindung eingebaut ist. Die Funktion einer Entlüftung ist jedoch nicht beschrieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbstpumpendes Niveauregele lement so weiterzubilden, daß dessen einwandfreie Pumpwirkung nicht nur bei nach unten aus dem Zylinder austretender Kolbenstange gewährleistet ist und das Niveauregelelement kostengünstig in der Herstellung und in der Montage ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß im Pumpraum im Bereich des dem Eintritt der Pumpenstange gegenüberliegenden Endes eine zwischen dem Pum praum und der Niederdruckkammer oder eine zwischen dem Pumpraum und der Hochdruckkammer wirkende Entlüftungseinrichtung angeordnet ist, welche durch ein Ventil gebildet ist, das einen Ventilkörper aufweist, der druckabhängig wirkend zwischen einem unteren Ventilsitz und einem oberen Ventilsitz ange ordnet ist. Diese Entlüftungseinrichtung verhindert die Bildung eines Gaspol sters im Pumpraum, so daß die einwandfreie Pumpwirkung des Niveauregele lements in jeder Einbaulage, also auch beim Einbau mit nach oben aus dem Zylinder austretender Kolbenstange, gewährleistet ist. Diese Entlüftungseinrich tung kann durch die an sich bekannten Möglichkeiten geschaffen werden, bei spielsweise durch einen Sinterkörper, dessen Durchlaßquerschnitte so klein sind, daß sie im wesentlichen nur Gas durchlassen.

Desweiteren ist von Vorteil, daß der Ventilkörper eine Kugel sein kann, die ent weder durch Ihr Eigengewicht oder durch eine Ventilfeder gegen den unteren Ventilsitz gedrückt wird und bei Druckanstieg im Pumpraum von diesem Ventil sitz abgehoben und dann gegen den oberen Ventilsitz gedrückt wird. Während dieser Umschaltphase des Ventils kann im Pumpraum angesammeltes Gas in die Niederdruckkammer bzw. in die Hochdruckkammer entweichen. Besonders günstig ist es, wenn die Entlüftungseinrichtung durch eine von einer Ventilfeder beaufschlagten Ventilscheibe gebildet ist, die einerseits mit einem unteren Ventilsitz und andererseits mit einem oberen Ventilsitz zusammenwirkend ange ordnet ist.

Eine im Aufbau einfache Konstruktion wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß sowohl das zwischen der Niederdruckkammer und dem Pumpraum wirken de Einlaßventil als auch das vom Pumpraum in die Hochdruckkammer führende Auslaßventil im Kolben angeordnet ist. Diese Anordnung von Einlaß- und Aus laßventil ist wegen des im Kolben vorhandenen Einbauraums leicht herstellbar.

Die Verbindung der Entlüftungseinrichtung mit der Niederdruckkammer oder mit der Hochdruckkammer erfolgt vorteilhafterweise durch einen in der Kolbenstan ge angeordneten Verbindungskanal. Auf einfache Weise wird der Pumpraum und der Verbindungskanal dadurch geschaffen, daß im Hohlraum der Kolben stange ein Rohr angeordnet ist, das einen Ringraum mit dem Hohlraum bildet.

Auch die Entlüftung der Hochdruckkammer wird bei nach oben aus dem Zylinder austretender Kolbenstange dadurch gewährleistet, daß eine Ablaßöffnung ab einer vorbestimmten Stellung des Kolbens die höchste Stelle der Hochdruck kammer mit dem Niederdruckraum verbindet.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes Niveauregelelement mit nach oben austretender Kolbenstange im Längsschnitt;

Fig. 2 die Entlüftungseinrichtung des Pumpraums nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 die Entlüftungseinrichtung nach Fig. 2, bei der die Ventilscheibe zwi schen dem unteren und dem oberen Ventilsitz angeordnet ist;

Fig. 4 die Entlüftungseinrichtung, deren Ventilscheibe auf dem oberen Ventil sitz aufliegt;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Entlüftungseinrichtung im Längs schnitt, bei der ein im Hohlraum der Kolbenstange angeordnetes Rohr den Pumpraum und den Entlüftungskanal bildet.

Das in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigte selbstpumpende Niveau regelelement besitzt einen Zylinder 20 in dem eine nach oben austretende Kol benstange 1 abdichtend axial beweglich geführt ist. Fest mit der Kolbenstange 1 ist ein Kolben 23 verbunden, der auf der Innenwand des Zylinders 20 gleitet und eine kolbenstangenseitige Niederdruckkammer 2 in Achsrichtung begrenzt und von einer kolbenstangenfernen Hochdruckkammer 5 trennt. Ein Hohlraum der Kolbenstange 1 ist als Pumpraum 4 ausgebildet, in den eine im Zylinder 1 be festigte Pumpenstange 3 eintaucht, wobei der am freien Ende der Pumpenstan ge 3 befindliche konische Abschnitt der Niveaufindung durch allmähliches Nachlassen der Pumpwirkung dient. Im Bereich der Führung für die Kolbenstan ge 1 ist die Niederdruckkammer 2 und außerdem eine im Zylinder 20 ange brachte und der Niveauhaltung dienende Ablaßöffnung 8 mit einem außenlie genden mit Hydraulikflüssigkeit und Gas gefüllten Niederdruckraum 21 verbun den. Ein ebenfalls außenliegender eine Gas- und Hydraulikflüssigkeitsfüllung aufweisender Hochdruckraum 22 mündet im Bereich des Zylinderbodens in die Hochdruckkammer 5.

Beim Einfedern des Fahrzeugrades, d. h. beim Einfahren der Kolbenstange 1 in den Zylinder 20 fährt auch die Pumpenstange 3 in den Pumpraum 4 ein. Die dadurch im Pumpraum 4 entstehende Druckerhöhung bewirkt, daß über eine Entlüftungseinrichtung 9 und einen Verbindungskanal 10 im Pumpraum 4 even tuell angesammeltes Gas in die Niederdruckkammer 2 entweichen kann und somit die einwandfreie Pumpwirkung gewährleistet ist. Eine weitere Druckerhö hung im Pumpraum 4 verschließt die Entlüftungseinrichtung 9 und die Hydrau likflüssigkeit wird über das im Kolben 23 befindliche Auslaßventil 7 in die Hoch druckkammer 5 gefördert und bewirkt dort und im Hochdruckraum 22 einen Druckanstieg und dadurch einen Anstieg der auf die Stirnfläche des Kolbens 23 wirkenden Ausschubkraft der Kolbenstange 1. Ein Ausfahren der Kolbenstange 1 aus dem Zylinder 20 bewirkt, daß die Pumpenstange 3 aus dem Pumpraum 4 ausfährt und dadurch das Auslaßventil 7 und die Entlüftungseinrichtung 9 ver schlossen wird, so daß über das sich hierbei öffnende Einlaßventil 6 Hydraulik flüssigkeit aus der Niederdruckkammer 2 in den Pumpraum 4 gesaugt wird. Da die Entlüftungseinrichtung 9 ein Gaspolster im Pumpraum 4 vermeidet, wird gerade in dieser Arbeitsphase ein einwandfreies Ansaugen gewährleistet. Sollte sich in der Hochdruckkammer 5 ebenfalls ein Gaspolster aufbauen, so kann dieses beim Ausfahren des zylindrischen Abschnitts der Pumpenstange 3 aus dem Kolben 23 in den Pumpraum 4 entweichen.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist die Arbeitsweise der Entlüftungseinrichtung 9, die eine von einer Ventilfeder 11 beaufschlagte Ventilscheibe 12 aufweist, aufge zeigt. Diese Ventilscheibe 12 wird in Fig. 2 durch die Ventilfeder 11 gegen den unteren Ventilsitz 13 gedrückt, solange die vom Druck im Pumpraum 4 auf die Ventilscheibe 12 ausgeübte Kraft kleiner ist, als die wirksame Kraft der Ventilfe der 11 und die vom Druck im Entlüftungsraum 15 gebildete Kraft.

Bei Beginn des Pumpvorgangs steigt der Druck im Pumpraum 4 und überwindet die andererseits auf die Ventilscheibe 12 wirkende Gegenkraft, wobei die Ven tilscheibe von dem unteren Ventilsitz 13 abhebt, so daß in diesem Zustand das im Pumpraum 4 angesammelte Gas in den Entlüftungsraum 15 gefördert wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Zustand ist die Entlüftungseinrich tung 9 wirksam, da die Ventilscheibe 12 weder auf dem unteren Ventilsitz 13 noch auf dem oberen Ventilsitz 14 aufliegt und in dieser Ventilscheibenposition die Ventilscheibe 12 an ihrem Außendurchmesser umströmt werden kann.

Ein weiterer Druckanstieg im Pumpraum 4 bewirkt, daß, wie in Fig. 4 gezeigt, die Ventilscheibe 12 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 11 gegen den oberen Ventilsitz 14 gepreßt wird und beim weiteren Einfahren der Pumpen stange 3 in den Pumpenraum 4 die dabei verdrängte Hydraulikflüssigkeit über das in Fig. 1 gezeigte Auslaßventil 7 in die Hochdruckkammer 5 gefördert wird. Sobald die Kolbenstange 1 ihre Bewegungsrichtung umkehrt und aus dem Zy linder 20 ausfährt wird sofort auch der Druck im Pumpraum 4 abgebaut und die Ventilplatte 12 wieder gegen den unteren Ventilsitz 13 gedrückt. Nun beginnt der Ansaugvorgang der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederdruckkammer 2 über das Einlaßventil 6 bis zur Bewegungsumkehr der Kolbenstange 1. Dieser vorbe schriebene Vorgang betrifft die Funktion der Pumpeinrichtung solange das zy lindrische Teil der Pumpenstange 3 mit der unteren Öffnung der Kolbenstange 1 zusammenwirkt. Ist die geforderte Niveaulage des Fahrzeugaufbaus erreicht, dann wirkt der konische Abschnitt der Pumpenstange 3 mit der unteren Öffnung der Kolbenstange 1 zusammen und die Pumpwirkung wird vermindert.

In Fig. 5 ist eine sehr vorteilhafte Ausführung der Entlüftungseinrichtung 9 dargestellt. In dem Hohlraum der Kolbenstange 1 ist eine aus dem Entlüftungs ventil und einem Rohr 16 bestehende Baueinheit angeordnet. Ein unterer Ven tilkörper 18 trägt den unteren Ventilsitz 13 und ist mit zylindrischen Führungs- und Aufnahmeflächen für das den Pumpraum 4 begrenzende Rohr 16 und einen entsprechenden Ansatz eines oberen Ventilkörpers 19 versehen. Außerdem trägt dieser untere Ventilkörper 18 einen von axialen Durchlaßkanälen unterbro chenen Zentrierbund, der auf der Innenwand des Hohlraums der Kolbenstange 1 anliegt. Der obere Ventilkörper 19 ist mit dem oberen Ventilsitz 14 versehen und nimmt die Ventilscheibe 12 und die Ventilfeder 11 auf. Ferner ist dieser obere Ventilkörper 19 mit axialen und radialen Durchlaßkanälen versehen und bildet mit der Innenwand des Kolbenstangenhohlraums einen ringförmigen Ver bindungskanal 10, der über die Durchlaßkanäle des Zentrierbunds in einen von der Außenfläche des Rohrs 16 und der Innenfläche des Hohlraums der Kolben stange 1 gebildeten Ringraum 17 mündet, der entweder in die Niederdruck kammer oder in die Hochdruckkammer mündet.

Die durch die vorbeschriebenen Ventile gebildete Entlüftungseinrichtung bewirkt ohne merklichen Pumpverlust eine einwandfreie Entlüftung des Pumpraums bei nach oben aus dem Zylinder austretender Kolbenstange, wodurch ein einwand freies, ohne Gaspolster wirkendes und daher verlustfreies Ansaugen von Hy draulikflüssigkeit in den Pumpraum gewährleistet wird.

Bezugszeichenliste

1

- Kolbenstange

2

- Niederdruckkammer

3

- Pumpenstange

4

- Pumpraum

5

- Hochdruckkammer

6

- Einlaßventil

7

- Auslaßventil

8

- Ablaßöffnung

9

- Entlüftungseinrichtung

10

- Verbindungskanal

11

- Ventilfeder

12

- Ventilscheibe

13

- unterer Ventilsitz

14

- oberer Ventilsitz

15

- Entlüftungsraum

16

- Rohr

17

- Ringraum

18

- unterer Ventilkörper

19

- oberer Ventilkörper

20

- Zylinder

21

- Niederdruckraum

22

- Hochdruckraum

23

- Kolben

Claims

1. Selbstpumpendes Niveauregelelement, insbesondere zum Einbau zwischen Aufbau und Radführungsteil in Kraftfahrzeugen, das eine in einem Zylinder geführte und nach außen abgedichtete Kolbenstange mit einem Kolben auf weist, der eine kolbenstangenseitige Niederdruckkammer von einer kolben stangenfernen Hochdruckkammer trennt, während eine Pumpenstange in ei nen einen Pumpraum bildenden Hohlraum der Kolbenstange eingreift und der Pumpraum mit der Niederdruckkammer über ein Einlaßventil und mit der Hochdruckkammer über ein Auslaßventil hydraulisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpraum (4) im Bereich des dem Eintritt der Pumpenstange (3) ge genüberliegenden Endes eine zwischen dem Pumpraum (4) und der Nieder druckkammer (2) oder zwischen dem Pumpraum (4) und der Hochdruckkam mer (5) wirkende Entlüftungseinrichtung (9) angeordnet ist, welche durch ein Ventil gebildet ist, das einen Ventilkörper aufweist, der druckabhängig wir kend zwischen einem unteren Ventilsitz (13) und einem oberen Ventilsitz (14) angeordnet ist.

2. Selbstpumpendes Niveauregelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (9) eine von einer Ventilfeder (11) beauf schlagte Ventilscheibe (12) aufweist, die einerseits mit einem unteren Ven tilsitz (13) und andererseits mit einem oberen Ventilsitz (14) zusammenwir kend angeordnet ist.

3. Selbstpumpendes Niveauregelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das zwischen der Niederdruckkammer (2) und dem Pumpraum (4) wirkende Einlaßventil (6) als auch das vom Pumpraum (4) in die Hoch druckkammer (5) führende Auslaßventil (7) im Kolben (23) angeordnet ist.

4. Selbstpumpendes Niveauregelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (9) über einen im Bereich des Kolbens (23) mündenden und in der Kolbenstange (1) angeordneten Verbindungskanal (10) mit der Niederdruckkammer (2) verbunden ist.

5. Selbstpumpendes Niveauregelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpraum (4) und der Verbindungskanal (10) durch ein in der Kol benstange (1) angeordnetes Rohr (16) gebildet ist.

6. Selbstpumpendes Niveauregelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaßöffnung (8) ab einer vorbestimmten Stellung des Kolbens (23) den Bereich der höchsten Stelle der Hochdruckkammer (5) mit dem Nieder druckraum (21) verbindet und die Entlüftung der Hochdruckkammer (5) be wirkt.