DE19857595A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung - Google Patents
Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer NiveauregelungInfo
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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 dem mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum 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 verschließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruckkammer mündenden Abregelkanal verbindet, wobei die Kolbenpumpe mit einem Überlastventil versehen ist, welches das Saugventil in sich vereint.
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 dem mit der Hochdruckkam
mer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder
durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befe
stigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstan
ge 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.
Es sind bereits derartige Federbeine bekannt (DE-PS 33 06 393), bei denen der
Arbeitszylinder durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeits
kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird und bei denen durch die hohle Kol
benstange ein Pumpenzylinder gebildet wird, wobei in diesen Pumpenzylinder
zur Bildung einer Kolbenpumpe eine Pumpenstange eintaucht. Die hydraulische
Kolbenpumpe ist während des Fahrbetriebes ständig in Betrieb, so daß die
durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Bewegungen der Fahrzeugach
se und der an ihr befestigten Kolbenstange ständig Öl in den Arbeitszylinder
fördert. Die Kolbenstange wird dabei so lange auswärts geschoben, bis eine
Abregelöffnung der Pumpenstange eine Verbindung zwischen dem mit Hoch
druck beaufschlagten Arbeitszylinder und dem Niederdruckraum freigeben. In
dieser Position bewirkt die weiterhin tätige Kolbenpumpe keine weitere Aus
wärtsbewegung der Kolbenstange gegenüber dem Arbeitszylinder. Nachteilig ist
hierbei, daß nach dem Freiwerden der Abregelöffnung ein Druckausgleich zwi
schen dem Hochdruck und dem Niederdruckraum erfolgt, so daß die Kolben
stange wieder zurück in den Arbeitszylinder eintaucht, so daß das Niveau des
Fahrzeuges von neuem durch die Kolbenpumpe erreicht werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, funktionssichere und unempfindli
che Niveauregelungseinrichtung zu schaffen, bei der ein eventuell auftretender
Überdruck nicht direkt zu einer Abregelung des Federbeines führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenpumpe mit
einem Überlastventil versehen ist.
Vorteilhaft ist hierbei, daß der maximale Betriebsdruck nicht überschritten wer
den kann, so daß ein Überladen des Fahrzeuges nicht zu einem Ausfall des
Niveauregelsystemes führt.
Es wird der Druckanstieg bereits an der Pumpe verhindert. Das Überlastventil
hat so geringe Volumenströme zu bewältigen, im Gegensatz zu Überlastventi
len, welche direkt aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum ablassen.
Bei diesen Ventilen muß das Kolbenstangenvolumen verdrängt werden während
bei dem beschriebenen Ventil nur das Pumpenstangenvolumen verdrängt wer
den muß.
Eine Ausgestaltung sieht vor, daß das Oberlastventil aus einem Ventilsitz und
einem federbelasteten Adapter besteht.
Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß der Adapter des Über
lastventils gleichzeitig als Ventilsitz für das Saugventil ausgebildet ist.
Es ist desweiteren vorgesehen, daß die Stirnfläche des Adapters mit einem fe
sten, an der Pumpenstange angeordneten Anschlag zusammenwirkt und daß
eine, im Adapter angeordnete, Bohrung den Ventilsitz für einen Ventilkörper des
Saugventils bildet.
Darüber hinaus sind in einer Stufenbohrung der Pumpenstange ausgehend von
der Bohrungsstufe axial nacheinander eine Feder, der Adapter, der weitere
Ventilkörper, eine weitere Feder angeordnet und durch ein eine Öffnung zum
Pumpenraum aufweisendes Verschlußteil gehalten.
Ein wesentliches Merkmal sieht vor, daß das Verschlußteil gegenüber der Pum
penstange formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist.
Das Verschlußteil kann auch einteilig mit dem Adapter ausgeführt werden. Die
Funktion erfolgt in der Weise, daß bei beginnender Pumpfunktion Öl aus dem
Niederdruck angesaugt wird (Ventilteile 28 und 32 bilden mit der Abstützung 29
das Saugventil). Ab einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Hochdruck
(Pumpendruckraum) und Niederdruckraum wird das angesaugte Öl durch das
sich öffnende Oberdruckventil in den Pumpenraum zurückgeschoben. Der Öff
nungsdruck kann durch die Federvorspannung frei gewählt werden.
Bei dieser Ausführung wird das Ventil nicht gegen eine feste Wand in der Stu
fenbohrung gedrückt, sondern schwebend durch die Feder 31 gehalten. Diese
Version wird kraftabhängig vorgespannt und danach mittels Kraft oder Form
schluß in der Stufenbohrung befestigt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der Ventilkörper über eine Konus
fläche am Adapter abgestützt ist.
Eine wesentliche Ausgestaltung sieht vor, daß der Ventilkörper einen Innenraum
aufweist in dem der Ventilkörper über die Feder am Ventilsitz gehalten ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Ni
veauregelung im Schnitt
Fig. 2, 3 und Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen eines Überlastventiles
als Einzelheit
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Überlastventiles.
Die in Fig. 1 dargestellte Niveauregelungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge be
steht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1 des Federbeins, in dem ein
Kolben 2 am Ende einer Kolbenstange 3 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der
einen Seite durch einen Boden 4 und auf der anderen Seite durch einen Deckel
5 abgeschlossen, durch den die Kolbenstange 3 abgedichtet nach außen tritt.
Der Boden 4 ist mittels eines Befestigungselementes 6 am Aufbau des Fahr
zeugs und die Kolbenstange 3 mittels eines Befestigungsauges an der Achse
des Fahrzeuges in nicht gezeigter Weise befestigt. Der Arbeitszylinder 1 ist von
einer ringförmigen, zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichs
kammer umgeben, die durch eine Zwischenwand 8 in eine Hochdruckkammer 9,
11 und eine Niederdruckkammer 10 unterteilt ist. Eine Hochdruckkammer 9, 11
ist durch eine Membran 12 in einen Öl- und einen Gasraum getrennt. In der
Niederdruckkammer 10 sind Öl und ein Niederdruckgaspolster 13 nicht vonein
ander getrennt. Der Ölspiegel 14 ist gestrichelt angedeutet. Im völlig abgeregel
ten, das heißt im nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruck
kammer gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9. Der stirnseitige in
nere Arbeitsraum 16 zwischen Arbeitskolben 2 und dem Boden 4 steht mit dem
Ölraum der Hochdruckkammer 9, 11 über den Kanal 17 in Verbindung. Der
stirnseitig zwischen Arbeitskolben 2 und dem Deckel 5 angeordnete Arbeits
raum 18 arbeitet über Ventile des Arbeitskolbens 2 mit dem stirnseitigen Arbeits
raum 16 des Arbeitszylinders 1 zusammen.
Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 19 befestigt, die zusammen mit einem im
Hohlraum der Kolbenstange 3 befindlichen Steuerrohr 15 geschaffenen Pum
penzylinder 21 eine Ölpumpe bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervor
gerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolben
stange 3 betätigen diese Ölpumpe, die ständig Öl, gesteuert durch das Saug
ventil 22 aus der Niederdruckkammer 10 über das Druckventil 23, durch den
Kanal 24 in den Arbeitszylinder 1 fördert. Dadurch werden der Arbeitskolben 2
die Kolbenstange 3 mit dem Steuerrohr 15 so lange auswärts geschoben, bis
die Abregelöffnung 25 der Pumpenstange 19 eine Verbindung zwischen dem mit
Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und dem Niederdruckraum 10 frei
geben. Dadurch setzt die Abregelfunktion ein.
Aus der Fig. 2 ist als Einzelheit eine Pumpenstange 19 zu entnehmen, in deren
Stufenbohrung 30 eine Feder 31 angeordnet ist, die sich einerseits an der Boh
rungsstufe und andererseits am Adapter 20 abstützt. Der Adapter 20 bildet zu
sammen mit dem Ventilsitz 27 ein Überlastventil 7, während die im Adapter 20
angeordnete Bohrung zusammen mit dem Ventilkörper 28 und dem Ventilsitz 27
sowie der Feder 32 als Saugventil ausgebildet ist.
Aus der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform zu entnehmen, bei der der
Ventilkörper 26 durch eine Kugel ersetzt worden ist.
Aus der Fig. 4 ist eine Ausführungsform zu entnehmen, bei der der Adapter 20
und das Verschlußteil 33 zu einem neuen Adapter vereint worden ist. Es ist ein
Ventilkörper dargestellt, der in vorteilhafter Weise kraftabhängig eingestellt und
formschlüssig gehalten wird. Die kraftabhängige Einstellung eliminiert den Tole
ranzbedarf der Feder und verbessert dadurch den Ansprechbereich.
In der Fig. 5 ist innerhalb der Pumpenstange 19 der Adapter 20 aufgenommen,
im Unterschied zu den Fig. 2-4, steht der Ventilkörper 29 über eine Konus
fläche 35 in Linienberührung zum Adapter 20. Bei axialem Ausweichen des
Ventilkörpers 29 gegen die Feder 31 wird ein eventuell auftretender Überdruck
abgebaut. Zur Vereinfachung der Montage wurde eine Baueinheit aus Ventil
körper 28 und der Feder 32 im Innenraum 36 des Ventilkörpers 29 vorgesehen,
dabei bildet der Ventilkörper 29 in seinem Innenraum 36 einen Ventilsitz 26 an
den sich der Ventilkörper 28 durch die Feder 32 anlegt. Bei jedem Saughub der
Pumpenstange 19 gegenüber dem Pumpenzylinder 21 (Fig. 1) öffnet der Ven
tilkörper 28 und läßt Dämpfungsmittel in den stirnseitigen Arbeitsraum 16
(Hochdruck) passieren.
1
Arbeitszylinder
2
Kolben
3
Kolbenstange
4
Boden
5
Deckel
6
Befestigungselement
7
Überlastventil
8
Zwischenwand
9
Hochdruckkammer (Gas)
10
Niederdruckkammer
11
Hochdruckkammer (hydraulisch)
12
Membran
13
Niederdruckgaspolster
14
Ölspiegel
15
Steuerrohr
16
stirnseitiger Arbeitsraum
17
Kanal
18
Arbeitsraum
19
Pumpenstange
20
Adapter
21
Pumpenzylinder
22
Saugventil
23
Druckventil
24
Kanal
25
Abregelöffnung
26
Ventilsitz
27
Stirnfläche
28
Ventilkörper
29
Ventilkörper
30
Stufenbohrung
31
Feder
32
weitere Feder
33
Verschlußteil
34
Dichtelement
35
Konusfläche
36
Innenraum
Claims (8)
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 ih
rem 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,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenpumpe mit einem Überlastventil (7) versehen ist.
2. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Überlastventil (7) aus einem Ventilsitz (27) und einem federbelaste
ten Adapter (20) besteht.
3. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Adapter (20) des Überlastventils (7) gleichzeitig als Ventilsitz (26) für
das Saugventil (22) ausgebildet ist.
4. Federbein nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnfläche (27) des Adapters (20) mit einem festen, an der Pumpen
stange (19) angeordneten Ventilsitz (27) zusammenwirkt und daß eine, im
Adapter (20) angeordnete, Bohrung den Ventilsitz (26) für einen Ventilkörper
(28) des Saugventils (22) bildet.
5. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Stufenbohrung (30) der Pumpenstange (19) ausgehend von der
Bohrungsstufe axial nacheinander eine Feder (31), der Adapter (20), der
weitere Ventilkörper (28), eine weitere Feder (32) angeordnet und durch ein
eine Öffnung zum Pumpenraum (21) aufweisendes Verschlußteil (33) gehal
ten sind.
6. Federbein nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verschlußteil (33) gegenüber der Pumpenstange (19) formschlüssig
und/oder kraftschlüssig gehalten ist.
7. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (29) über eine Konusfläche (35) am Adapter (20) abge
stützt ist.
8. Federbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilkörper (29) einen Innenraum (36) aufweist in dem der Ventil
körper (28) über die Feder (32) am Ventilsitz (26) gehalten ist.
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