DE19841127C1

DE19841127C1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19841127C1
Application number: DE1998141127
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Heinz Knecht
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2018-09-10

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, 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 unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, wobei die Niederdruckkammer zur Trennung von Öl und Gas mit einem Trennkolben versehen ist, und über eine Strömungsverbindung ist der Arbeitsraum mit der außerhalb des Arbeitszylinders angeordneten Niederdruckkammer verbunden, wobei die Strömungsverbindung bezogen auf die Einbaulage, in den oberen Bereich der das Öl aufweisenden Niederdruckkammer mündet.

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, wobei die Niederdruckkammer zur Trennung von Öl und Gas mit einem Trennkolben versehen ist, und über eine Strömungsverbindung ist der Arbeitsraum mit der außerhalb des Arbeitszylin ders angeordneten Niederdruckkammer verbunden, wobei die Strömungsver bindung, bezogen auf die Einbaulage, in den oberen Bereich der das Öl aufwei senden Niederdruckkammer mündet.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine mit innerer Niveauregelung bekannt (DE 196 29 501 A1), bei denen ein Kolben mit einer Kolbenstange verbunden ist und den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unter teilt. Über einen Pumpenstab und eine Pumpenkammer wird eine Kolbenpumpe gebildet, welche mit einer Ölkammer durch einen Ölkanal und mit dem oberen Arbeitsraum über einen weiteren Ölkanal in Verbindung steht. Durch die Be wegung der Kolbenpumpe, verursacht durch das Ein- und Ausfahren der Kol benstange, wird der obere und folglich auch der untere Arbeitsraum mit Druck beaufschlagt, so daß ein Ausfahren der Kolbenstange erreicht wird. Sobald die Höhe des Fahrzeugaufbaus einen bestimmten Wert überschreitet öffnet ein Öffnungskanal, so daß Dämpfungsmittel aus dem Arbeitsraum in den Aus gleichsraum fließt und der Fahrzeugaufbau hierüber seine Standhöhe verändert. Aus den Fig. 6 und 7 ist ein Federbein mit einer seitlich angeordneten Nie derdruckkammer zu entnehmen, wobei die Niederdruckkammer über einen Trennkolben das Gas vom Öl trennt. Eine derartige Bauart ermöglicht ein Maxi mum an Hub bei kleinster Gerätebaulänge, da die Niederdruckkammer seitlich angeordnet ist. Die Anordnung eines Trennkolbens in der Niederdruckkammer bringt den Vorteil mit sich, daß der Trennkolben dynamisch weniger be ansprucht wird, als beispielsweise die Anordnung eines Trennkolbens in einer Hochdruckkammer. Um den hochdruckseitigen Arbeitsraum von Gas zu ent lüften ist wie aus Fig. 12 zu entnehmen eine Gassperre notwendig.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß auf der Hochdruckseite kein Trenn element zwischen Öl und Gas vorgesehen ist. Das Gas kann sich nun abhängig von Druck und Temperatur in das hochdruckseitige Öl einlagern. Wird das Federbein z. B. bei Vollast und hoher Temperatur betrieben, so sättigt sich das Hochdrucköl extrem mit Gas (Gas geht im Hochdrucköl in Lösung) so daß nach Freiwerden der Abregelöffnung das mit Hochdruckgas gesättigte Öl in die Nie derdruckkammer gelangt. Durch die als Drossel wirkende Abregelöffnung ent steht ein starkes Druckgefälle, wobei das mit Gas gesättigte Öl wieder ausgast. Hierbei setzt sich eine bestimmte Menge an Hochdruckgas unter den Trenn kolben in der Niederdruckkammer und kann von dort nicht wieder angesaugt und somit der Hochdruckkammer zurückgeführt werden. Durch die kontinuier liche Veränderung des Hochdruckgasfedervolumens verändert sich im Laufe der Betriebsdauer in nachteiliger Weise die Ausschubkraft der Kolbenstange.

Darüber hinaus sind selbstpumpende Federbeine bekannt (z. B. GB-PS 1.163.960), bei denen Druckspeicher verwendet werden, diese kugeligen Druckspeicher sind mit einer Membran zur Trennung von Gas und Öl versehen. Axial bewegliche Trennkolben sind in einem Kugelspeicher nicht anwendbar.

Trennkolben sind an sich bekannt (z. B. DE 42 31 991 A1).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstpumpendes hydropneumatisches Feder bein mit innerer Niveauregelung mit einer parallel zum Arbeitszylinder angeord neten Niederdruckkammer so auszubilden, daß etwaiges aus der Hochdruck kammer in die Niederdruckkammer unkontrolliert geströmtes Gas problemlos wieder in die Hochdruckkammer zurückgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Strö mungsverbindung durch die Niederdruckkammer vom unteren Bereich in den oberen Bereich verläuft, dabei ist die Strömungsverbindung elastisch ausgebil det.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß freigewordenes Gas in der Nie derdruckkammer an die höchste Stelle steigt und von dort über die Pump funktion der Kolbenpumpe wieder angesaugt werden kann. Dieses Gas wird über die hohle Pumpenstange, über die entsprechenden Ventile der Kolben pumpe in den Arbeitszylinder befördert, so daß das Gas von dort im Arbeits zylinder aufsteigen kann und dem Gaspolster der Hochdruckkammer wieder zugeführt werden kann. Vorteilhaft ist desweiteren, daß keine Gassperren be nötigt werden.

Nach einer weiteren wesentlichen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Strömungsverbindung in der Niederdruckkammer von unten wendelförmig nach oben verlaufend angeordnet ist. In vorteilhafter Weise kann dabei vorgesehen werden, daß der Austritt der Strömungsverbindung mit der Unterseite des Trennkolbens verbunden ist.

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

Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit seitlich ange ordneter Niederdruckkammer, im Schnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 4, welcher durch einen Ar beitskolben 9 (Dämpfungsventile nicht dargestellt) in einen unteren und oberen Arbeitsraum 10, 11 unterteilt wird. Der Arbeitskolben 9 ist mit einer nach oben aus dem Arbeitszylinder 4 herausgeführten Kolbenstange 7 verbunden. Die Kolbenstange 7 ist hohl ausgeführt und bildet zusammen mit der Pumpenstange 12 eine Kolbenpumpe, welche durch die Relativbewegungen des Fahrzeuges und über entsprechende Ventile (hier nicht dargestellt) Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 3 über die Strömungsverbindung 1 in die mit der Hoch druckkammer 8 verbundenen unteren Arbeitsraum 10 fördert. Durch diese Pumpbewegungen wird der untere und obere Arbeitsraum 10, 11 vorgespannt und der Arbeitskolben 9 ständig nach außen bewegt.

Durch entsprechende Regelmechanismen (nicht dargestellt) findet der Fahr zeugaufbau während der Fahrt seine Niveaulage, indem ein weiteres Hochpum pen unterbunden wird. Wird das Fahrzeug entladen, so wird eine Abregelöff nung (nicht dargestellt) freigegeben und der Fahrzeugaufbau nimmt, aufgrund des Druckausgleiches zwischen Nieder- und Hochdruckkammer 3, 8, eine der Federrate entsprechende Leerstandshöhe ein. Die Funktion entspricht dem in der DE-OS 196 29 501 dargestellten Federbein.

In der Fig. 1 ist die Hochdruckkammer 8 mit einem Gaspolster 8a und mit Dämpfungsmittel 8b gefüllt, dabei ist das Gaspolster 8a nicht vom Öl 8b ge trennt. In der Niederdruckkammer 3 dagegen wird das Gaspolster 3a durch einen Trennkolben 6 vom Öl 3b getrennt.

Die Niederdruckkammer 3 ist mit einer Strömungsverbindung 1 versehen, deren wendelförmiger Verlauf im oberen Bereich 2 der Niederdruckkammer 3 mündet. Die wendelförmig verlaufende Strömungsverbindung 1 ist dabei elastisch aus gebildet und mit dem Trennkolben 6 axial beweglich verbunden, so daß bei sich änderndem Ölvolumen die Strömungsverbindung 1 ständig im oberen Bereich des Öls angeordnet ist. Im unteren Bereich 5 der Niederdruckkammer 3 mündet die Strömungsverbindung 1 in die Niederdruckkammer 3 hinein.

Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß Gas, welches aus der Hoch druckkammer 8 über die Kolbenpumpe in die Niederdruckkammer 3 gelangt, sich unterhalb des Trennkolbens 6 ansiedelt und durch die Bewegung der Kol benpumpe über die Strömungsverbindung 1 wieder abgesaugt wird, so daß es anschließend der Hochdruckkammer 8 wieder zugeführt wird.

Bezugszeichenliste

1

- Strömungsverbindung

2

- oberer Bereich

3

- Niederdruckkammer

4

- Arbeitszylinder

5

- unterer Bereich

6

- Trennkolben

7

- Kolbenstange

8

- Hochdruckkammer

9

- Arbeitskolben

10

- unterer Arbeitsraum

11

- oberer Arbeitsraum

12

- Pumpenstange

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau regelung, 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 unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, wobei die Niederdruckkammer zur Trennung von Öl und Gas mit einem Trennkolben versehen ist, und über eine Strö mungsverbindung ist der Arbeitsraum mit der außerhalb des Arbeitszylinders angeordneten Niederdruckkammer verbunden, wobei die Strömungsverbin dung, bezogen auf die Einbaulage, in den oberen Bereich der das Öl aufwei senden Niederdruckkammer mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (1) durch die Niederdruckkammer (3) vom un teren Bereich (5) in den oberen Bereich (2) verläuft, dabei ist die Strömungs verbindung (1) elastisch ausgebildet.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung (1) in der Niederdruckkammer (3) von unten wendelförmig nach oben verlaufend angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Strömungsverbindung (1) mit der Unterseite des Trenn kolbens (6) verbunden ist.