DE19836487A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung - Google Patents

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, mit einem mit Dämpfungsmittel gefüllten, unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem verschiebbaren, mit Dämpfungsmittel versehenen Kolben, dabei ist der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilende Kolben am Ende einer Kolbenstange, deren Hohlraum als Pumpenzylinder einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange dient, wobei durch die Federbewegungen Dämpfungsmittel von einer Niederdruckkammer in eine Hochdruckkammer förderbar ist, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen ein konstanter Druchlaß vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, mit einem mit Dämpfungsmittel gefüllten, unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in die­ sem verschiebbaren, mit Dämpfungsmittel versehenen Kolben, dabei ist der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilende Kolben am Ende einer Kol­ benstange, deren Hohlraum als Pumpenzylinder einer am Arbeitszylinder be­ festigten Pumpenstange dient, wobei durch die Federbewegungen Dämp­ fungsmittel von einer Niederdruckkammer in eine Hochdruckkammer förderbar ist.

Es sind bereits derartige Federbeine bekannt (z. B. DE-PS 33 06 393), bei denen, wie üblich bei selbstpumpenden hydropneumatischen Federbeinen Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer über ein Ein- und Auslaßventil in die Hochdruckkammer gepumpt wird, und zwar so lange bis das entsprechende gewünschte Niveau des Fahrzeugaufbaus erreicht ist. Nach Erreichen des Niveaus verbindet ein Bypaß den Pumpraum mit der Hochdruckkammer, so daß durch Erzeugen eines Kurzschlusses ein weiteres Aufregeln des Fahrzeugauf­ baus unterbunden wird. Die Abregelöffnung sorgt beim Entladen des Fahr­ zeuges für einen Druckausgleich zwischen der Hochdruck- und der Nieder­ druckkammer so lange bis der Fahrzeugaufbau wieder auf dem gewünschten Niveau ist. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform, daß die Zug- und Druck­ dämpfung im unteren Geschwindigkeitsbereich des Dämpfungskolbens abrupt einsetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und funktionssichere Niveau­ regelungseinrichtung zu schaffen, bei der die Dämpfung in beiden Druck­ richtungen im unteren Geschwindigkeitsbereich sanft anläuft.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen den beiden Arbeitsräumen ein konstanter Durchlaß vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die Verwendung eines konstanten Durchlasses die Dämpfung in der Zug- und Druckstufe zumindest im unteren Geschwindig­ keitsbereich weich einläuft bevor die Dämpfungsventile mit ihrer Dämpfarbeit beginnen.

Eine fertigungstechnisch einfache Ausführungsform sieht vor, daß der konstante Durchlaß im Kolben angeordnet ist.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der konstante Durchlaß parallel zu den Dämpfungsventilen angeordnet ist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der konstante Durchlaß in der Zug- und Druckstufe unterschiedlich große Strömungsquerschnitte aufweist. Vorteil­ haft ist hierbei, daß die Dämpfung in der Zugstufe gegenüber der Druckstufe unterschiedlich ausgebildet sein kann. Erfahrungsgemäß ist der Dämpfungs­ bedarf in der Zugstufe wesentlich höher wie in der Druckstufe, so daß der Zug­ stufe ein konstanter Durchlaß mit einem kleineren Strömungsquerschnitt zuge­ ordnet werden kann. Dies erhöht den Abrollkomfort im Fahrbetrieb eines Fahr­ zeuges. Mit Vorteil ist dabei desweiteren der vom Querschnitt größere konstante Durchlaß in einer Strömungsverbindung angeordnet.

Nach einer günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der vom Querschnitt größere konstante Durchlaß in der Strömungsverbindung durch die Querboh­ rung der Kolbenstange gebildet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Strömungsverbindung mit einem Rückschlagventil versehen ist, wobei der Ventilkörper des Rück­ schlagventiles den vom Querschnitt kleineren konstanten Durchlaß aufweist.

Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Strömungsverbindung mit einem Rückschlagventil versehen ist, wobei der Basiskörper des Rückschlag­ ventils, den vom Querschnitt kleineren konstanten Durchlaß aufweist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Strömungsverbindung mit einem Rückschlagventil versehen ist, wobei der Basiskörper des Rückschlagventils den vom Querschnitt größeren konstanten Durchlaß aufweist.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Strömungsverbin­ dung mit einem Rückschlagventil versehen ist, wobei der Basiskörper des Rück­ schlagventils den vom Querschnitt kleineren und größeren konstanten Durchlaß aufweist.

Eine fertigungstechnisch günstige Ausführungsform sieht vor, daß der konstante Durchlaß Bestandteil mindestens eines der Dämpfungsventile ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, im Schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Kolbens, im Schnitt mit einem konstanten Durchlaß,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Kolbens mit einem konstanten Durchlaß, im Schnitt,

Fig. 4 bis Fig. 8 weitere Varianten von verschiedenen konstanten Durchläs­ sen im Kolben, jeweils im Schnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein mit innerer Niveauregelung besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1 des Federbeines, in dem ein Kolben 3 am Ende einer Kolbenstange 5 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der einen Seite durch einen Boden und auf der anderen Seite durch einen Deckel abgeschlossen, durch den die Kolbenstange 5 abge­ dichtet nach außen tritt. Der Boden und die Kolbenstange 5 sind mit Be­ festigungselementen versehen und am Aufbau des Fahrzeuges bzw. an der Achse des Fahrzeuges, in nicht gezeigter Weise, befestigt. Der Arbeitszylinder 1 ist mit einer teils mit Öl, teils mit Gas gefüllten Niederdruckkammer 8 bzw. Hochdruckkammer 9 verbunden.

Der Arbeitszylinder 1 wird vom Kolben 3 in zwei Arbeitsräume 4a und 4b unter­ teilt. Der Kolben 3 selbst besitzt für die Zug- und Druckstufe Dämpfungsventile 2a und 2b. Zusätzlich ist im Kolben 3 für niedrige Kolbengeschwindigkeiten zwischen den beiden Arbeitsräumen 4a und 4b ein konstanter Durchlaß 10 vorgesehen. Dieser konstante Durchlaß 10 läßt ständig Dämpfungsmittel von der einen Arbeitskammer 4a zur anderen Arbeitskammer 4b und umgekehrt passieren, so daß die Dämpfung durch die Ventile 2a und 2b bei Bewegung des Kolbens 3 nicht abrupt einsetzt.

Die eigentliche Niveauregelung des selbstpumpenden hydropneumatischen Federbeines erfolgt über die Pumpenstange 7, welche zusammen mit dem Hohl­ raum 6 der Kolbenstange 5 eine Pumpe bildet. Über ein Einlaßventil 14 und ein Auslaßventil 15 wird während des Fahrbetriebes durch Relativbewegung der Pumpenstange 7 zur Kolbenstange 5 Dämpfungsmittel aus dem Niederdruck­ raum 8, den Hohlraum 6, den Arbeitsraum 4a in den Hochdruckraum 9 ge­ fördert. Dabei wird der Kolben 3 so lange auswärts bewegt, bis der Bypaß 17 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 6 und dem Arbeitsraum 4 schafft. Ab hier ist das dynamische Niveau erreicht, da die Pumpwirkung unterbunden ist. Ein weiteres Auswärtsschieben des Kolbens 3 wird somit vermieden.

Bei Entlastung des Fahrzeuges wird der Kolben 3 durch die Gasvorspannung in der Hochdruckkammer 9 zunächst auswärts geschoben, bis es über die offene Abregelöffnung 16 zu einem Druckausgleich kommt und somit das Gerät abre­ gelt.

Aus der Fig. 2 ist als Einzelheit ein Arbeitszylinder 1 zum Teil zu entnehmen, in dessen Hohlraum der Kolben 3 axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben mit Dämpfungsventilen 2a und 2b versehen ist. Zwischen der Pumpen­ stange 7 und der Kolbenstange 5 ist ein ringförmiger Hohlraum vorhanden (Bypaß 17a), durch den das Dämpfungsmittel ausgehend vom Auslaßventil 15 in die Arbeitskammer 4a gelangt.

Der konstante Durchlaß 10 ist bei dieser Ausführungsform im Bereich des Kolbens 3 angeordnet und in einer Strömungsverbindung 11 untergebracht. Der konstante Durchlaß 10a mit großem Querschnitt dient dabei zur Erzielung einer weichen Dämpfung in der Druckstufe, während der konstante Durchlaß 10b mit einem kleinen Querschnitt zur Erzielung einer höheren Dämpfungskraft in der Zugstufe herangezogen wird. Der konstante Durchlaß 10b ist dabei in einem Ventilkörper 13 eines Rückschlagventiles 12 angeordnet, dabei wird der Ventil­ körper 13 von einer Feder 18 beaufschlagt. In der Zugstufe schließt der Ventil­ körper 13 gegenüber seinem Ventilsitz und es ist lediglich der Querschnitt des konstanten Durchlasses 10b durchströmbar. In der Druckstufe dagegen strömt das Dämpfungsmittel durch den konstanten Durchlaß 10a und gelangt in die Strömungsverbindung 11, wobei jetzt der Ventilkörper 13 vom Dämpfungsmittel beaufschlagt wird und einen entsprechend großen Querschnitt freigibt, in dem der Ventilkörper 13 gegen die Feder 18 von seinem Ventilsitz abhebt.

Aus der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform zu entnehmen, wobei wieder­ um im Arbeitszylinder 1 der Kolben 3 angeordnet ist. Die Dämpfungsventile 2a und 2b sind als Federscheiben ausgebildet. Der konstante Durchlaß 10 nimmt zur Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 4a und 4b den Bypaß 17a zur Hilfe, der konstante Durchlaß 10 ist dabei von einer Federscheibe 19 ge­ bildet, dabei ist der kleine Querschnitt als Bohrung in der Federscheibe 19 aus­ gebildet, während der große Querschnitt durch Auslenkung der Federscheibe 19 gegenüber der entsprechenden Aufnahme arbeitet.

Aus den Fig. 4 und 5 sind weitere Varianten der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gezeigt. Der konstante Durchlaß 10 wird wiederum durch die Federscheibe 19 verschlossen, während der kleine Querschnitt durch eine ent­ sprechende Bohrung in der Federscheibe 19 gebildet wird. Der große Quer­ schnitt des konstanten Durchlasses 10 läßt sich durch eine Bohrung 20 in der Kolbenstange 5 erzeugen, wobei jedoch dann in der Druckstufe die Feder­ scheibe 19 ausgelenkt wird. In der Fig. 5 ist als Unterschied zur Fig. 4 der kleine Querschnitt des konstanten Durchlasses 10 in Form einer Kerbe im Ven­ tilsitz der Federscheibe 19 hergestellt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß bei Auslenkung der Federscheibe 19 in der Druckstufe eventuelle Schmutz­ partikel in der Kerbe 21 freigespült werden können.

Die Fig. 6 zeigt wiederum einen konstanten Durchlaß 10, dessen kleiner Quer­ schnitt durch die Kerbe 21 gebildet wird, während die Federscheibe 19 nur bei Auslenkung den großen Querschnitt einer definierten Ausnehmung 22 gebildet wird. Die umlaufende Nut 23 des Basiskörpers 24 gewährleistet, daß dieser Basiskörper 24 gegenüber der drosselfrei ausgebildeten Querbohrung 25 nicht lageorientiert montiert werden muß.

In der Fig. 7 ist der konstante Durchlaß 10a für die Druckstufe durch ein Rück­ schlagventil in Form eines O-Ringes 26 vorgesehen, während der konstante Durchlaß 10b durch eine ständig offene Verbindung gebildet wird. Die um­ laufende Nut 23 sowie die drosselfreie Querbohrung 25 bilden den Zulauf zum Bypaß 17a. Auch hier wird die umlaufende Nut 23 herangezogen um eine nicht lageorientierten Einbau der Bauteile zu gewährleisten.

Eine weitere Ausführungsform ist in der Fig. 8 dargestellt, wobei der konstante Durchlaß 10b einen kleinen Querschnitt aufweist und für die Zug- und Druckstu­ fe herangezogen wird. Er ist wechselseitig durchströmbar und gleichzeitig Be­ standteil des Dämpfungsventiles 2b.

Um die Druckstufendämpfung im unteren Geschwindigkeitsbereich stärker zu beeinflussen, ist die zusätzliche Strömungsverbindung 11, mit dem konstanten Durchlaß 10a vorgesehen, wobei dem wirksamen Drosselquerschnitt, in Form einer Querbohrung 25, eine Federscheibe 19 nachgeschaltet ist.

Das Zugdämpfungsventil 2b wirkt mit dem konstanten Durchlaß 10b zusammen wo hingegen das Druckdämpfungsventil 2a als separate Baueinheit ausgebildet ist. Somit kann im unteren Geschwindigkeitsbereich die Zug- und Druckstufen­ dämpfung, hinsichtlich eines besseren Abrollkomforts, unabhängig voneinander beeinflußt werden. Die Funktionsweise des konstanten Durchlasses 10, gemäß Fig. 8, unterscheidet sich nicht von den übrigen bisher gezeigten Ausführungs­ formen der Fig. 1 bis Fig. 7.

Bezugszeichenliste

1

Arbeitszylinder

2

Dämpfungsventil

3

Kolben

4

Arbeitsraum

5

Kolbenstange

6

Hohlraum

7

Pumpenstange

8

Niederdruckkammer

9

Hochdruckkammer

10

konstanter Durchlaß

11

Strömungsverbindung

12

Rückschlagventil

13

Ventilkörper

14

Einlaßventil

15

Auslaßventil

16

Abregelöffnung

17

Bypaß

18

Feder

19

Federscheibe

20

Bohrung

21

Kerbe

22

Ausnehmung

23

umlaufende Nut

24

Basiskörper

25

Querbohrung

26

O-Ring

Claims (7)

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau­ regelung, mit einem mit Dämpfungsmittel gefüllten, unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem verschiebbaren, mit Dämpfungsmittel versehenen Kolben, dabei ist der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilende Kolben am Ende einer Kolbenstange, deren Hohlraum als Pumpenzylinder einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpen­ stange dient, wobei durch die Federbewegungen Dämpfungsmittel von einer Niederdruckkammer in eine Hochdruckkammer förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Arbeitsräumen (4a, 4b) ein konstanter Durchlaß (10) vorgesehen ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Durchlaß (10) im Kolben (3) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Durchlaß (10) parallel zu den Dämpfungsventilen (2) an­ geordnet ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Durchlaß (10) in der Zug- und Druckstufe unterschiedlich große Strömungsquerschnitte aufweist.

5. Federbein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Querschnitt größere konstante Durchlaß (10a) in einer Strömungsverbindung (11) angeordnet ist.

6. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Querschnitt größere konstante Durchlaß (10a) in der Strö­ mungsverbindung (11) durch die Querbohrung (25) der Kolbenstange (5) gebildet wird.

7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (11) mit einem Rückschlagventil (12) versehen ist, wobei der Ventilkörper (13) des Rückschlagventiles den vom Querschnitt kleineren konstanten Durchlaß (10b) aufweist.