DE19918493C1

DE19918493C1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19918493C1
Application number: DE1999118493
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-04-24

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegung angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten, über mindestens einen Teil der Länge radial erweiterten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange, wobei der Hohlraum der Pumpenstange über ein Einlaßventil mit dem Pumpenraum verbunden ist und daß des Weiteren eine radial verlaufende Bohrung den Hohlraum der Pumpenstange mit dem Pumpenraum verbindet, wobei der radial erweiterte Bereich zwischen einem Anfangs- und einem Endbereich des Pumpenraumes angeordnet ist und daß ausgehend von der Niederdruckkammer in Strömungsrichtung zum Pumpenraum zunächst die radial verlaufende Bohrung und danach das Einlaßventil wirksam wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Fe derbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hoch druckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Nieder druckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum för dernden Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten, über einen Teil der Länge radial erweiterten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange, wobei der Hohlraum der Pumpenstange über ein Einlaßventil mit dem Pumpenraum verbunden ist und daß desweiteren eine radial verlaufende Bohrung den Hohlraum der Pumpen stange mit dem Pumpenraum verbindet.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine bekannt (z. B. EP 0.867.317 A1), in denen mit der Fig. 2 ein bekanntes, serienmäßig erhält liches Federbein dargestellt ist. Bei diesem Federbein ist die Pumpenstange mit einem Bypaß versehen, der bei Niveaulage des Fahrzeuges die Hochdruck kammer mit dem Pumpenraum verbindet. Beim Öffnen des Bypaßes gelangt der Hochdruck mehr oder weniger schlagartig in den Pumpenraum, so daß sich die Kolbenstangenausfahrkraft in unerwünschter Weise ruckartig erhöht. Der Fahr komfort wird hierdurch nachteilig beeinträchtigt.

Diese Druckschrift zeigt mit der Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneu matisches Federbein mit innerer Niveauregelung, bei dem eine wegabhängige Verbindung zwischen der Niederdruckkammer und dem Pumpenraum vorge sehen ist, für den Fall, wenn sich der Fahrzeugaufbau über das gewünschte Niveau hinaus abhebt. Diese wegabhängige Verbindung gewährleistet, daß der Niederdruck aus der Niederdruckkammer in den Pumpenraum gelangen kann, so daß anschließend kein Kraftsprung entstehen kann. Um dieses zu gewähr leisten, ist die Steuerhülse mit einer radialen Aufweitung im Anfangsbereich ver sehen, die die wegabhängige Verbindung zwischen der Niederdruckkammer und dem Pumpenraum gewährleistet. Die Strömungsverbindung zwischen dem aufgeweiteten Bereich und der Pumpenkammer wird durch eine Bohrung erzielt. Nachteilig ist hierbei, daß der aufgeweitete Bereich bis in den Endbereich der Steuerhülse verläuft, so daß die Pumpfunktion nicht beschränkt werden kann.

Darüber hinaus ist aus der DE 196 29 501 A1 ein hydraulischer Stoßdämpfer be kannt, bei dem der Endbereich mit einem Innendurchmesser versehen ist, der in etwa dem Außendurchmesser der Pumpenstange entspricht, so daß eine Ab strömung aus der Bohrung unterbunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstpumpendes hydropneumatisches Feder bein zu schaffen, bei dem eine einwandfreie Pumpfunktion gewährleistet ist und bei dem ruckartig auftretende Kraftsprünge nach Erreichen des Niveaus des Fahrzeugaufbaus vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der radial erweiterte Bereich zwischen einem Anfangs- und einem Endbereich des Pum penraumes angeordnet ist und daß ausgehend von der Niederdruckkammer in Strömungsrichtung zum Pumpenraum zunächst die radial verlaufende Bohrung und danach das Einlaßventil wirksam wird, wobei der Anfangs- und/oder Endbe reich des Pumpenraumes einen Innendurchmesser aufweist, der in etwa den Außendurchmesser der Pumpenstange entspricht, so daß eine Abströmung aus der Bohrung unterbunden wird.

Vorteilhaft ist hierbei, daß der Pumpenraum mit einem erweiterten Bereich ver sehen ist, so daß das Federbein auch im beladenen Zustand eine Pumpwirkung entfalten Kann, da die radial verlaufende Bohrung bei eingetauchter Kolben stange geschlossen ist, so daß das Einlaßventil wirksam und in entsprechend hochgeregeltem Zustand die Ablaßbohrung funktionsfähig ist.

Desweiteren ist von Vorteil, daß durch diese abgestimmten Durchmesser die radial verlaufende Bohrung kein separates Ein- oder Auslaßventil benötigt, son dern durch den Innendurchmesser des Pumpenraumes geschlossen werden kann bzw. wenn diese radial verlaufende Bohrung in den erweiterten Bereich gelangt, ist die Möglichkeit der Durchströmung der radial verlaufenden Bohrung gegeben.

Nach einer günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Pumpenstange eine Ablaßbohrung aufweist.

In vorteilhafter Weise ist desweiteren vorgesehen, daß die radial verlaufende Bohrung und die Ablaßbohrung einen Abstand aufweisen, der der Länge des erweiterten Bereiches entspricht. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß entweder nur die Ablaßbohrung oder die radial verlaufende Bohrung in den erweiterten Bereich des Pumpenraumes münden kann und niemals beide Boh rungen gemeinschaftlich, da ansonsten die Wirkung des Kurzschlusses über die Ablaßbohrung und die Wirkung der radial verlaufenden Bohrung sich behindern würden.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Einlaßventil auf der Stirnseite der Pumpenstange angeordnet ist.

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

Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein im Schnitt, mit eingetauchter Kolbenstange, das heißt im beladenen Zustand

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Federbein im Schnitt, wobei die Niveauhöhe des Fahrzeugaufbaus erreicht ist

Fig. 3 das in Fig. 1 und 2 dargestellte Federbein im Schnitt, in druckausge glichenem Zustand, das heißt in unbeladenem Zustand des Fahrzeuges.

Das in Fig. 1 dargestellte Federbein besteht im wesentlichen aus dem Gehäu se 8 und dem Arbeitszylinder 9. Im Arbeitszylinder 9 ist die Kolbenstange 10 zusammen mit dem Dämpfungskolben 11 axial verschieblich angeordnet. Der Dämpfungskolben 11 ist mit Dämpfungsventilen 12 versehen. Die zwischen dem Arbeitszylinder 9 und dem Gehäuse 8 befindlichen Bereiche sind mit der Nie derdruckkammer 3 und der Hochdruckkammer 13 versehen.

Im Hohlraum der Kolbenstange 10 ist der Pumpenraum 2 angeordnet, der zu sammen mit der Pumpenstange 6 eine Kolbenpumpe bildet. Bei eingetauchter Kolbenstange 10, wie dies in Fig. 1 der Fall ist, wird durch Relativbewegung des Dämpfungskolbens 11 im Arbeitszylinder 9 durch den Pumpenraum 2 und die Pumpenstange 6 Dämpfungsflüssigkeit aus der Niederdruckkammer 3 über die Strömungsverbindung 14 am Einlaßventil 5 vorbei in den Pumpenraum 2 gefördert. Nach dem Eintauchen der Kolbenstange 10 in den Arbeitszylinder 9 wird dieses Dämpfungsmittel vom Pumpenraum 2 über das Ventil 15 durch den Kanal 16 in den Arbeitsraum 17 gefördert. Der Arbeitsraum 17 ist über die Ver bindung 18 mit dem Hochdruckraum 13 verbunden. Über eine Membran 19 wird das Dämpfungsmittel vom Hochdruckgaspolster 20 getrennt. Durch ständiges Fördern von Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 3 in den Arbeitsraum 17 wird der Dämpfungskolben 11 auswärts bewegt, bis der Fahrzeugaufbau das gewünschte Niveau erreicht. Die radial verlaufende Bohrung 4 wird dabei durch die Wandung des Pumpenraumes 2 verschlossen.

In der Fig. 2 ist der Dämpfungskolben 11 soweit im Arbeitszylinder 9 aus geschoben, daß die radiale Querbohrung 4 in den erweiterten Bereich 1 des Pumpenraumes 2 gelangt und somit eine Verbindung vom Niederdruckraum 3 über die Strömungsverbindung 14 der Querbohrung 4 in den erweiterten Be reich 1 gewährleistet. Die Pumpfunktion wird damit unterbrochen, da das Dämpfungsmittel, welches am Einlaßventil 5 vorbei in den Pumpenraum 2 ge langt, von hier aus über die Queröffnung 4 im erweiterten Bereich 1 zurück in den Niederdruckraum 3 gelangt. Es ist damit eine Verbindung vom Pumpenraum 2 zum Niederdruckraum 3 geschaffen, der Pumpvorgang wird unterbrochen, wobei im Moment des Öffnens der radial verlaufenden Bohrung 4 in den er weiterten Bereich 1 im Pumpenraum 2 der Druck des Niederdruckraumes 3 herrscht, so daß ein Kraftsprung nicht zustande kommt.

Die Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem das Fahrzeug gerade entladen wird, so daß von dem Druck der Hochdruckkammer 13 über die Verbindung 18 der Dämpfungskolben 11 kurzzeitig ausgeschoben wird, und zwar so lange, bis die Ablaßbohrung 7 eine Verbindung zum Arbeitsraum 17 herstellt, so daß der Hochdruck von der Arbeitskammer 17 über die Ablaßbohrung 7 in den Nieder druckraum 3 gelangen kann. Nachdem ein Druckausgleich zwischen der Nie derdruckkammer 3 und der Hochdruckkammer 13 erfolgt, taucht der Dämp fungskolben 11 wieder auf das Niveau gemäß der Fig. 2 in den Arbeitszylinder 9 ein.

Bezugszeichenliste

1

- erweiterte Bereich

2

- Pumpenraum

3

- Niederdruckkammer

4

- radial verlaufende Bohrung

5

- Einlaßventil

6

- Pumpenstange

7

- Ablaßbohrung

8

- Gehäuse

9

- Arbeitszylinder

10

- Kolbenstange

11

- Dämpfungskolben

12

- Dämpfungsventile

13

- Hochdruckkammer

14

- Strömungsverbindung

15

- Ventil

16

- Kanal

17

- Arbeitsraum

18

- Verbindung

19

- Membran

20

- Gaspolster

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveau regelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelge füllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer ange ordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruck kammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördern den Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange ge bildeten, über einen Teil der Länge radial erweiterten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange, wobei der Hohlraum der Pumpenstange über ein Einlaßventil mit dem Pumpenraum verbunden ist und daß desweiteren eine radial verlaufende Bohrung den Hohl raum der Pumpenstange mit dem Pumpenraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der radial erweiterte Bereich (1) zwischen einem Anfangs- und einem Endbereich des Pumpenraumes (2) angeordnet ist und daß ausgehend von der Niederdruckkammer (3) in Strömungsrichtung zum Pumpenraum (2) zu nächst die radial verlaufende Bohrung (4) und danach das Einlaßventil (5) wirksam wird, wobei der Anfangs- und Endbereich des Pumpenraumes (2) einen Innendurchmesser aufweist, der in etwa dem Außendurchmesser der Pumpenstange (6) entspricht, so daß eine Abströmung aus der Bohrung (4) unterbunden wird.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenstange (6) eine Ablaßbohrung (7) aufweist.

3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufende Bohrung (4) und die Ablaßbohrung (7) einen Ab stand aufweisen, der der Länge des erweiterten Bereiches (1) entspricht.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (5) auf der Stirnseite der Pumpenstange (6) angeordnet ist.