DE19838728C1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung - Google Patents
Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer NiveauregulierungInfo
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Abstract
Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitsraum, einem zweiten Arbeitsraum, der im Arbeitszylinder durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Kolben gebildet wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht, wobei die Niederdruckkammer über eine in der Pumpenstange angeordnete Strömungsverbindung mit dem Pumpenzylinder verbunden ist.
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 Hochdruck-Arbeitsraum im
Arbeitszylinder, einem zweiten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen
von einer hohlen Kolbenstange getragenen, abgedichtet im Arbeitszylinder axial
verschiebbaren Kolben, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen
und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbun
denen Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und
einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht.
Derartige Federbeine sind bereits bekannt (z. B. DE-OS 195 47 535), bei denen
der an einer Kolbenstange befestigte Kolben den Arbeitszylinder in zwei Ar
beitsräume unterteilt und wobei zur Bildung einer Kolbenpumpe die Kolbenstan
ge hohl ausgebildet ist. Im Hohlraum der Kolbenstange taucht eine Pumpen
stange ein. Bei diesen Federbeinen wird der dämpfungsventillose Kolben kol
benstangenseitig vom Niederdruck und pumpenstangenseitig vom Hochdruck
beaufschlagt. Es wirken also zwei Gasfedern am Kolben gegeneinander, wobei
die hieraus resultierende Kraft die eigentliche Tragfeder darstellt. Um entspre
chende Tragfederkennlinien herstellen zu können, müssen unter anderem die
Kolbenstirnflächen aufeinander abgestimmt werden. Dies hat zur Folge, daß der
Kolbenstangendurchmesser variabel sein muß. Der Niederdruck beaufschlagt
nicht nur die Kolbenringfläche, sondern den gesamten kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum, so daß eine Kolbenstangendichtung am Ende des Arbeitszylinders
erforderlich ist. Nachteilig ist hierbei, daß zwischen Kolbenstange und Kolben
stangendichtung eine Reibung erzeugt wird, so daß zur Verminderung dieser
Reibung die Kolbenstange nicht nur extrem maßgenau sondern auch ein
Höchstmaß an Oberflächengüte aufweisen muß. Eine durch Schmutzpartikel
oder hohe Seitenlast hervorgerufene Riefenbildung auf der Kolbenstange führt
zwangsläufig zum Öl- und/oder Gasverlust im Arbeitszylinder.
Desweiteren sind Federbeine bekannt (z. B. T. Meller, Disertation, 1970, S. 6-11,
DE-AS 12 54 031), welche eine innere Niveauregelung aufweisen und bei
denen ein Arbeitsraum mit Druck eines Gaspolsters beaufschlagt wird. Der
zweite Arbeitsraum ist dabei ebenfalls mit Dämpfungsmittel gefüllt und steht mit
einer Niederdruckkammer in Verbindung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstpumpendes hydropneumatisches Feder
bein mit innerer Niveauregelung zu schaffen, welches einerseits die gewünsch
ten Federkennlinien erreicht und welches andererseits einen geringstmöglichen
Öl- und/oder Gasverlust zwischen Kolbenstange und Kolbenstangendichtung
erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Niederdruck
kammer über eine in der Pumpenstange angeordnete Strömungsverbindung mit
dem Pumpenzylinder verbunden ist, der zweite kolbenstangenseitige Arbeits
raum nicht mit Öl gefüllt ist und über eine Ausnehmung mit einem weiteren
Raum verbunden ist.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß das Gas bzw. das Dämpfungs
mittel von der Niederdruckkammer in die Hochdruckkammer gelangt, ohne daß
der kolbenstangenseitig angeordnete Arbeitsraum beansprucht werden muß.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der zweite kolbenstan
genseitige Arbeitsraum über die Ausnehmung mit einem von der Kolbenstange
und einem Faltenbalg begrenzten Raum verbunden ist. Vorteilhaft ist hierbei,
daß der Arbeitszylinder gegenüber der Atmosphäre lediglich über den Kolben
abgedichtet ist, wobei der Niederdruckraum weder die Kolbenringfläche noch
die Kolbenstangendichtung beaufschlagt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Raum außerhalb
des Arbeitszylinders angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Raum über eine Öffnung mit der
Atmosphäre verbunden ist.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Strömungsverbindung zwi
schen der Niederdruckkammer und dem Pumpenzylinder mit einem Rück
schlagventil versehen ist.
Desweiteren ist vorgesehen, daß im Boden zwischen dem kolbenstangenfernen
Arbeitsraum und der Hochdruckkammer Dämpfungsventile angeordnet sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche
matisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein im Schnitt
Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsformen eines Federbeines im Schnitt, jeweils
mit unterschiedlicher Anordnung der Niederdruckkammer.
Das in Fig. 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein
besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 16, der durch den an der Kol
benstange 17 befestigten Kolben 6 in zwei Arbeitsräume unterteilt ist. Der Ar
beitszylinder 16 ist koaxial von einer Hochdruckkammer 5 umgeben. Die Hoch
druckkammer 5 ist durch einen Trennkolben unterteilt, der Dämpfungsmittel von
Gas trennt. In der Niederdruckkammer 1 sind Gas und Dämpfungsmittel unter
gebracht. Der Arbeitszylinder 16 ist im oberen Bereich mit einem Boden verse
hen, der der Aufnahme der Ventile zur Dämpfung in der Zug und Druckstufe
dient. Der obere Arbeitsraum des Arbeitszylinders 16 ist über diese Ventile 11
mit der Hochdruckkammer 5 verbunden.
In diesem Boden ist ebenfalls die Pumpenstange 2 aufgenommen, die in die
hohle Kolbenstange 17 eintaucht. Die hohle Kolbenstange bildet dabei den
Pumpenzylinder 4, der über ein Rückschlagventil 3 und eine Strömungsverbin
dung 13 mit der Niederdruckkammer 1 verbunden ist. An der Kolbenstange 17
ist gleichzeitig der Kolben 6 angeordnet, der abgedichtet im Arbeitszylinder 16
axial verschiebbar angeordnet ist. Durch den Kolben 6 im Arbeitszylinder 16
wird ein zweiter Arbeitsraum 7 gebildet, dieser zweite Arbeitsraum 7 ist ungefüllt
und ist über eine Ausnehmung 8 mit dem von der Kolbenstange 17 und dem
Faltenbalg 10 gebildeten Raum 15 verbunden. Der Raum 15 steht desweiteren
über eine Öffnung 9 mit der Atmosphäre in Verbindung. Da der Kolben 6 über
eine Dichtung 14 die Hochdruckkammer 5 abdichtet, kann beim Austritt der
Kolbenstange 17 aus dem Gehäuse auf eine weitere Abdichtung verzichtet
werden.
Durch Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 17 werden die Dämpfungsventile
11 aktiviert, dabei wird Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 1 über das
Rückschlagventil 3 in den Pumpenzylinder 4 und von dort aus über das Auslaß
ventil 12 in die Hochdruckkammer 5 gefördert. Beim Entladen des Fahrzeuges
federt die Kolbenstange 17 im Arbeitszylinder 16 aus, hierbei öffnet der Kolben
6 das Rückschlagventil 3 und es erfolgt anschließend ein Druckausgleich, so
lange, bis der Aufbau des Fahrzeuges die Leerstandshöhe erreicht hat. Das
Rückschlagventil 3 stützt sich im Pumpenzylinder 4 über eine Feder 19 ab, so
daß beim Ausfahren des Kolbens 6 über den Ansatz 21 das Rückschlagventil 3
von der Pumpenstange 2 abgehoben wird und die Strömungsverbindung 13
eine direkte Verbindung von der Niederdruckkammer 1 zur Hochdruckkammer 5
freigibt. Hierdurch erfolgt ein Druckausgleich, so daß anschließend der Kolben 6
wieder in den Arbeitszylinder 16 eintaucht, das Rückschlagventil 3 durch die
Feder 19 auf die Stirnseite der Pumpenstange 2 gedrückt und damit die Strö
mungsverbindung 13 zur Niederdruckkammer 1 wieder verschließt.
Durch den ungefüllten zweiten Arbeitsraum 7 wird eine Abdichtung zwischen
Kolbenstange 17 und dem Gehäuse überflüssig, auch werden keine hohen
Ansprüche an die Oberflächenbeschaffenheit der Kolbenstange 17 gestellt, da
die Abdichtungsfunktion zwischen Arbeitszylinder 16 und der im Kolben 6 ange
ordneten Dichtung 14 gewährleistet sind.
Die vorgenannte Beschreibung bezieht sich auf selbstpumpende Niveauregel
elemente mit integrierter geschwindigkeitsabhängiger Dämpfung. Wird die
Dämpfung an anderer Stelle im Fahrzeug erzeugt, so sind anstelle der Dämp
fungsventile 11 lediglich Durchlaßöffnungen vorgesehen.
Aus der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Nieder
druckkammer 1 koaxial um den Arbeitszylinder 16 angeordnet ist, dabei schließt
sich die Hochdruckkammer 5 stirnseitig an den Arbeitszylinder 16 an. Die Strö
mungsverbindung 13 vom Pumpenzylinder 4 wird bis in den Grund der Nieder
druckkammer 1 geführt, so daß sich das Gas im oberen Bereich einstellen kann,
während sich das Dämpfungsmittel im unteren Bereich einfindet. Durch die
Strömungsverbindung 13 bis in den Grund der Niederdruckkammer 1 ist gewähr
leistet, daß auch bei allen Betriebsbedingungen Dämpfungsmittel angesaugt
werden kann.
Die Hochdruckkammer 5 trennt das Dämpfungsmittel vom Gas durch den
Trennkolben 18. Die Wirkungsweise ist prinzipiell mit der Ausführungsform
gemäß der Fig. 1 zu vergleichen.
Aus der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der sowohl die
Niederdruckkammer 1 als auch die Hochdruckkammer 5 den Arbeitszylinder 16
koaxial umgibt, um somit eine kurze Baulänge zu gewährleisten. Bei dieser
Ausführungsform ist das Gas in der Hochdruckkammer 5 vom Dämpfungsmittel
durch eine elastische Membran 20 getrennt.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Niederdruckkammer
1 über einen Trennkolben 18 Gas vom Dämpfungsmittel trennt. Dies hat den
Vorteil, daß der Trennkolben 18 dynamisch kaum beansprucht wird.
1
- Niederdruckkammer
2
- Pumpenstange
3
- Rückschlagventil
4
- Pumpenzylinder
5
- Hochdruckkammer
6
- Kolben
7
- zweiter Arbeitsraum
8
- Ausnehmung
9
- Öffnung
10
- Faltenbalg
11
- Dämpfungsventile
12
- Auslaßventil
13
- Strömungsverbindung
14
- Dichtung
15
- Raum
16
- Arbeitszylinder
17
- Kolbenstange
18
- Trennkolben
19
- Feder
20
- Membran
21
- Ansatz
Claims (6)
1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau
regelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem ölgefüllten, unter dem
Druck mindestens einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wir
kenden Gaspolsters stehenden Hochdruck-Arbeitsraum im Arbeitszylinder,
einem zweiten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen von einer hoh
len Kolbenstange getragenen, abgedichtet im Arbeitszylinder axial verschieb
baren Kolben, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl
aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen
Arbeitsraum fördernden Kolbenstange, die aus einer Pumpenstange und ei
nem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenzylinder besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Niederdruckkammer (1) über eine in der Pumpenstange (2) angeord
nete Strömungsverbindung (13) mit dem Pumpenzylinder (4) verbunden ist,
der zweite kolbenstangenseitige Arbeitsraum (7) nicht mit Öl gefüllt ist und
über eine Ausnehmung (8) mit einem weiteren Raum (15) verbunden ist.
2. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite kolbenstangenseitige Arbeitsraum (7) über die Ausnehmung
(8) mit einem von der Kolbenstange (17) und einem Faltenbalg (10) begrenz
ten Raum (15) verbunden ist.
3. Federbein nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Raum (15) außerhalb des Arbeitszylinders (16) angeordnet ist.
4. Federbein nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Raum (15) über eine Öffnung (9) mit der Atmosphäre verbunden ist.
5. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsverbindung (13) zwischen der Niederdruckkammer (1) und
dem Pumpenzylinder (4) mit einem Rückschlagventil (3) versehen ist.
6. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Boden zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (2) und der
Hochdruckkammer (5) Dämpfungsventile (11) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998138728 DE19838728C1 (de) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998138728 DE19838728C1 (de) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
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---|---|---|---|
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Country | Link |
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- 1998-08-26 DE DE1998138728 patent/DE19838728C1/de not_active Expired - Fee Related
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