DE2010339C3 - Hydropneumatisches Federelement für eine Fahrzeugfederung mit Niveauregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federelement für eine Fahrzeugfederung mit Niveauregelung mit einem in einem Arbeitszylinder verschiebbar gelagerten und von einer Kolbenstange getragenen Arbeitskolben und einem den Arbeitszylinder umgebenden ringförmigen Federraum, der durch ein sch'.auchförmiges elastisches Trennelement in einen ais eigentliche Feder wirkenden Gas-Federraum und in einen Flüssigkeits-Federraum unterteilt wird, wobei das an seinen beiden Enden druckdicht eingespannte elastische Trennelement an einem Ende mit einem Wulst zwischen dem Arbeitszylinder und einem ringförmigen Stützkörper eingespannt ist. wobei zwischen dem Stützkörper und einem den Federraum nach außen abschließenden Außenrohr ein

ίο Ringkanal zur Verbindung des Flüssigkeits-Federraumes mit einem kolbenstirnseitigen Arbeitsraum im Arbeitszylinder vorgesehen ist und wobei die Gesamtflüssigkeitsmenge im Arbeitszylinder und im Flüssigkeits-Federraum zur Niveauregelung veränderbar ist.

Bei derartigen hydropneumatischen Federelementen ist es notwendig, daß sich beim Füllen des Gas-Federraumes bei der Herstellung sowie bei einem Entleeren des Flüssigkeits-Federraumes das elasti-

ao sehe Trenrielement an Flächen abstützen kann, die ohne Durchbrüche oder scharfe Kanten ausgeführt sind. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Fahrzeug bei der Instandsetzung bis über den Abregelpunkt hochgebockt werden muß. Bei einem bekannten Federek-ment der obigen Gattung (deutsches Gebrauchsmuster 1 980 044) fehlt eine solche Abstützung, so daß das elastische Trennelement nicht vor Beschädigungen geschützt ist.
Es ist bekannt, bei hydropneumatischen Federelementen tellerförmige Membranen zur Trennung von Gas und Flüssigkeit zu verwenden. Dabei ist der Gas-Fcderraum in der Längsachse des Federelementes angeordnet und zeigt eine kugelähnliche Form. Bei einem derartigen bekannten Federelcment (deutsehe Auslegeschrift 1 205 846) wird die Membran zwar durch eine Schraubenfeder niit Blechteller abgestützt aber trotzdem im Füllzustand auf Verbindungsbohrungen zwischen Flüssigkeüts-Federraum und Arbeitsraum gedrückt. Eine Verletzung der Trennmembran führt zu Gasverlust und Ausfall des Federelementes. Bei einem anderen bekannten Federelement (USA.-Patentschrift 3 309 108) dieser Bauart hat man eine solche Membran mit einem Metallteil verstärkt. Dies hat den Nachteil, daß eine zusätzliche Dichtstelle zwischen Gas-Federraum und Flüssigkeits-Federraum abzudichten ist. Dies führt in Verbindung mit dem Metallteil zu einem erhöhten baulichen Aufwand.

Bei einem bekannten Federelement mit einer radial angeordneten schlauchförmigen Membran (britische Patentschrift 865 359) legt sich dieses schlauchförmige Trennelement, welches einen außenliegenden Gas-Federraum von einem innenliegenden Flüssigkeits-Federraum trennt, bei Entleerung des Flüssigkeits-Federraumes gegen einen Schutzring, der zum Dämpfungsventil führende öffnungen abdeckt und ein Eindringen des Trennelements in diese öffnungen verhindern soll. Da das Trennelement aber immer noch in den durch den Schutzring gebildeten engen Schlitz hineingezogen werden kann, ist eine Beschädigung dieses Trennelements noch nicht völlig ausgeschlossen.

Bei einem anderen bekannten Federbein (deutsche Auslegeschrift 1029 690) mit schlauchförmigem Trennelement deckt eine elastische Scheibe öffnungen in einem ringförmigen Stützkörper, dessen eigentliche Funktion die eines Ventilkörpers ist, ab, verhindert aber nicht, daß das elastische Trennele-

ment bei einem völligen Entleeren des FHissigkeits-Federraumes durch den Gasdruck in die Öffnungen im Stützkörper hineingedrückt und dadurch beschädigt werden kann. Eine vollkommene Abstützung des elastischen Trennelementes erfolgt nicht. Der hiermit gegebene Nachteil besteht darin, daß außer durch die Kanten der öffnungen zusätzliche Beschädigungen des Trennelementes durch die öffnungen in der Ventilplatie wie auch durch die Kante an ihrem Umfang auftreten können.

Abdeckungen in Gestalt von Zungen aus Stahlblech vor öffnungen, wie diese bei einem weiteren bekannten Federelement (deutsche Auslegeschrift 1 043 102) vorgesehen sind, bieten keinen wirksamen Schutz vor Beschädigungen des als Gummirohr ausgebildeten Trennelements. Bei einem Anliegen des Gummirohres an der Ummantelung werden die Zungen infolge ihrer Elastizität gegen die öffnungen gedruckt. Bei Undichtheit an ein^r dieser Abdeckungen wird das Gummirohr durch den Differenzdruck zwi- so sehen Gas-Federraum und Arbeitsraum über die Kanten der Stahlblechzungen in den verbleibenden Spalt gepreßt. Ein weiterer Nachteil — abgesehen vom baulichen Aufwand — dieser Art von Abdekkungen ist, daß durch die öffnungen ein relativ kleiner Querschnitt für den Austausch von Flüssigkeit freigegeben wird. Dadurch bedingt müssen die Stahlblechzungen entsprechend steil und in einem ausreichenden Abstand vom Zylinder so angebrach' werden, daß sie nicht durch die Flüssigkeitsströmung bei hoher Kolbenstangengeschwindigkeit abgebogen bzw. an den Zylinder angelegt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Federclement der eingangs genannten Gattung, bei dem zwischen dem Stützkörper und einem den Federraum nach außen abschließenden Außenrohr 'in Ringkanal zur Verbindung des Flüssigkeits-Federraumes mit einem kolbenstirnseitigcn Arbeitsraum im Arbeitszylinder vorgesehen ist, das elastische Trennelement so abzustützen, daß eine Bc-Schädigung des Trennelemcntes mit einem geringen baulichen Aufwand vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der ringförmige Stützkörper an seinem Außenumfang einen in den Zwischenraum zwischen Außenrohr und Trcnnclement hineinragenden Abstützring aus einem nachgiebigen Kunststoff trägt, der bei einer Entleerung des Flüssigkeits-Federraumcs durch das Trennelement gegen das Außenrohr zur Anlage gebracht wird und ein Eindringen des Trennelementes in den Ringkanal verhindert. Zweckmäßigerweise ist das in den Zwischenraum zwischen Außenrohr und Trennelement hineinragende Teilstück des Abstützringes als weichelastischer Kragen ausgeführt. Der Abstützring weist einem weiteren Merkmal zufolge in Höhe einer vordersten Kante des Stützkörpers an seinem Außenumfang einen ringförmigen Einstich auf.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform sind der Stützkörper und der Abstützring als einteiliger ringförmiger Kunststoffkörper ausgebildet, dessen innenliegende Ringfläche oberhalb einer den Wulst des Trennelementes Lufnehmenden Nut einen nach innen vorspringenden Ansatz aufweist, an den sich eine eine Schulter bildende Eindrehung anschließt.

Durch die erfinjungsgemäße Anordnung und Ausbildung des Kumststoff-Abstützringes wird eine sichere Abstützung des elastischen Trennelementes bei alkn vorkommenden Fiilldrücken erreich' und die Gefahr von Beschädigungen beseitigt.

Ferner kann durch das Anlegen des elastischen Trenneiemcntes am Außenrohr, Kunststoff-Abstützring und Stützkörper, deren Konturen maßlich sehr genau sind, beim Füllen des Gas-Federraumcs bei der Herstellung die Abweichung vom Sollwert des Gasfüllvolumens klein gehalten werden, wodurch genaue Gasfederkennlinien erzielt werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein hydropneumatisches Federelement in Arbeitsstellung — linke Zeichnungshälfte — und in Füllstellung — rechte Zeichnungshälft" — im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Ausschnitt der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, die Befestigung eines Trennelementes und eines Abstüizringes aus Kunststoff an einem ringförmigen Stützkörper irr' schnitt und

Fig. 3 Stützkörper und Abst^r".tzring aus Kunststoff als einteiligen, ringförmigen Kunststoffkörper.

Ein hydropneumatisches Federelemcnt ist mit einer an einem Gehäuse vorgesehenen, oberen Befestigung 10 an einem Aufbau und mit einer unteren, an einer Kolbenstange 12 angebrachten Befestigung 11 an einer Radachse eines Fahrzeuges oder umgekehrt eingebaut. Die Kolbenstange 12, auf der ein als Dämpfungskolben 13 ausgebildeter Arbeilskolben befestigt ist, ist in einem Deckel 14 geführt, der zugleich eine Kolbenstangendichtung 15 aufnimmt. Ein Arbeitszylinder 16 ist mit dem Deckel 14 und mit einem ringförmigen Stützkörper 17 verbunden. Mit einem Außenrohr IiI bildet der Arbeitszylinder 16 einen äußeren Federraum 19. der durch ein elastisches Trennelement 20 aufgeteilt ist in einen Gas-Federraum 191 und in einen Flüssigke-ts-Federraum 192. Der FIüssigkeits-Federraum 192 steht über einen Ringkanal 21 und über Durchbrüche 22 mit einem über dem Dämpfungskolben 13 liegenden kolbenstirnseitigcn Arbeitsraum 23 in Verbindung. Das elastische Trennelemcnt 20 ist einerseits mit einem Wulst 201 an der Innenfläche des Stützkörpers 17 und andererseits mit einem Wulst 202 an der Außenfläche des Deckels 14 dichtend eingespannt gegen den Arbeitszylinder 16 bzw. das Außenrohr 18.

Der ringförmige Stützkörper 17 trägt an seinem Außenmantel einen Abstützring 24 aus Kunststoff, der über de?i Stützkörper 17 hinausragt, wobei das über den Stützkörper 17 hinausragende Tcilstück weich und elastisch in Gestalt eines Kragens 241 oder einer Lippendichtung ausgeführt ist.

Um ein besonders nachgiebiges Anlegon des Kragens 241 am Außenrohr 18 zu erzielen, ist der Abstützring 24 am Umfang mit einem ringförmigen Einstich 242 versehen, der so ausgebildet ist, daß beim Anliegen des Kragens 241 am Außenrohr 18 die Einstichiiächen auteinandc liegen.

Die Gestaltung des ringförmigen Stützkörpers 17 und des Abstützringes 24 zu einem einteiligen, ringförmigen Kunststoffkörper 25 zeigt F i g. 3. In vorteilhafter Ausbildung wird der Kunststoffkörper 25 mit einem Absatz 251 in eine ringförmige Nut 161 des Arbeitszylinders 16 eingebracht, nachdem das elastische Trennelemeni 20 in eine Nut. 252 bereits eingedrückt worden ist. Zur Abstützung des elastischen Trennelementes 20 dient ein Kragen 253. Zur Aufnahme der Kräfte bei am Außenrohr 18 anliegendem elastischem Trennelement 20 sind der An-

satz 251 und eine eine Schulter 254 bildende Eindrehung vorgesehen. Die Schulter 254 stützt sich an der Außenfläche des Arbeitszylinders 16 ab.

Bei Schwingungen zwischen Radachse und Aufbau des Fahrzeugs im Ecrcich der Niveaulage wird Flüssigkeit entsprechend der Kolbenstangenbewegung aus dem Arbeitsraum 23 durch die Durchbrüche 22 und den Ringkanal 21 in den Flüssigkeits-Federraum 192 hineingedrückl und dadurch eine entsprechende Druckänderung im Gas-Federraum 191 bewirkt bzw. durch den Druck im Qas-Federraum 191 wird Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Federraum 192 in den Arbeitsraum 23 zurückgedruckt.

Wird das Fahrzeug zu Reparaturzwecken hochgebockt, dann wird durch die Niveauregelvorrichtung der Abregelvorgang eingeleitet, und das elastische Trcnnekment 20 legt sich — bedingt durch die Formgebung — beginnend in Höhe des Deckels 14 — und endend in der Nähe des ringförmigen Stützkörpers 17 an die Innenfläche des Außeniohres 18 an und schiebt den weichen elastischen Kragen 241 des Abstützringes 24 dichtend an die Innenfläche des Außenrohres 18. Dadurch wird ein weiterer Durchtritt von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Federraum 192 verhindert und eine einwandfreie Abstützung für das elastische Trennelement 20 geschaffen.

Der gleiche Vorgang vollzieht sich bei der Herstellung des Federelementes, das nach erfolgter Montage

ίο durch ein Füllventil 26 mit Druckgas gefüllt wird, wobei die im FlUssigkeits-Federraum 192 vorhandene Flüssigkeit durch den Ringkanal 21, die Durchbrüche 22 und eine Anschlußbohrung 181 nach außen verdrängt wird. Da die Flüssigkeit im hydro-

ij pneumatischen Federelement bei anliegendem Trennelement 20 drucklos ist, wird für Lagerung und Versand der Federelemente nur ein einfacher Stopfen zum VerschlieDen der Anschlußbohrung 181 in der oberen Befestigung 10 benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Hydropneumatisches Federelemcnt für eine Fahrzeugfederung mit Niveauregelung mit einem in einem Arbeits2;ylinder verschiebbar gelagerten und von einer Kolbenstange getragenen Arbeitskolben und einem den Arbeitszylinder umgebenden ringförmigen Federrauin, de'r durch ein schlauchförmiges elastisches Trennelemeni in einen als eigentliche Feder wirkenden Gas-Federraum und in einen Flüssigkeits-Federraum unterteilt wird, wobei das an seinen beiden Enden druckdicht eingespannte elastische Trennelement an einem Ende mit einem Wulst zwischen dem Arbeitszylinder und einem ringförmigen Stützkörper eingespannt ist, wobei zwischen dem Stützkörper und einem den Federraum nach au£en abschließenden Außenrohr ein Ringkanal zur Verbindung des Flüssigkeits-Federraumes mit einem kolbenstirnseitigen Arbeitsraum im Arbeitszylinder vorgesehen ist und wobei die Gesamtflüssigkeitsmenge im Arbeitszylinder und im Flüssigkeits-Federraum zur Niveauregelung ver-Inderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Stützkörper (17) an seinem Außenumfang einen in den Zwischenraum zwischen Außerrohr (18) und Trennelement (20) hineinragenden Abstützring (24) aus einem nachgiebigen Kunststoff tö.gt, de' bei einer Entleerung des Flüssigkeits-F".derraumes (192) durch das Trennelement (20) gegen ojs Außenrohr (18) zur Anlage gebracht wird und ein Eindringen des Trennelements (20) in den Ringkanal (21) verhindert.
2. 2. Hydropneumatisches Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Zwischenraum zwischen Außenrohr (18) und Trennelement (20) hineinragende Teilstück >bs Abstützringes (24) als weichelastischer Kragen (241) ausgeführt ist.
3. 3. Hydropneumatisches Federbein nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstützring (24) in Höhe einer vorder- *ten Kante des Stützkörpers (17) an seinem Außenumfang einen ringförmigen Einstich (242) lufweist.
4. 4. Hydropneumatisches Federbein nach An-•pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützlörper (17) und der Abstützring (24) als einteiliger ringförmiger Kunststoffkörper ausgebildet iind, dessen innenliegende Ringf'äche oberhalb finer den Wulst (201) des Trennelementes (20) ■ufnehmenden Nut (252) einen nach innen vor- «pringenden Ansatz (251) aufweist, an den sich •ine eine Schulter (254) bildende Eindrehung anschließt.