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Gegenstand: Hydro-pneumatische Federungsvorrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf eine hydro-pneumatische Federungsvorrichtung, insbesondere für
Fahrzeuge, mit einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders gleitenden Kolben bzw.
einem Kolben und einer fest mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange, einem mit einer
Druckquelle verbundenen, in den zwischen olben und Kopf des Zylinders liegenden
Druckraum mündenden Zulaufanschluß und einem vom Kolben nach einem gewissen Einwartshub
verschlossenen, im Zylinder angeordneten Ablaufanschluß, der mit einem Vorratsbehälter
verbunden ist sowie einem mit dem Druckraum in Wirkverbindung stehenden Druckgasi>olster.
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Bekanntlich ist es möglich, mit derartigen Federungsvorrichtungen
das Niveau eines Fahrzeuges unabhängig von Belastungsänderungen konstant zu halten.
Dazu ist es allerdings erforderlich, einen fortwährenden Flüssigkeitsumlauf aufrecht
zu erhalten und die dadurch entstehenden Leistungsverluste in Kauf zu nehmen. Weiterhin
ist es nachteilig, daß sich die Dämpfungscharakteristik bei überfahren des Ablaufanschlusses
schlagartig ändert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und die
oben erwnte Abfederungsvorrichtung so auszugestalten, daß der Flüssigkeitsverbrauch
auf ein Minimum reduziert wird bzw. nur bei flelastungsänderung notwendig wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß in
die Verbindung Druckquelle - Zulaufanschluß ein in Richtung Zulaufanschluß- öffnendes
Rückschlagventil geschaltet ist1 während in die Verbindung Ablaufanschluß - Vorratsbehälter
ein entsperrbares Rückschlagventil geschaltet ist, welches in Richtung Vorratsbelä-lter
schließt und durch den in der Verwindung zwischen Druckquelle und Rückschlagventil
herrschenden Druck bei überschreiten eines bestimmten Mindestdruckes entsperrt wird.
Line raumsparende Bauweise ergibt sich, wenn Rückschlagventil und entsperrbares
Rückschlagventil in einem Gehäuse untergebracht sind. Zweckmäßigerweise sind Rückschlagventil,
Entsperrkolben und entsperrbares Rückschlagventil'koaxial angeordnet, wobei mindestens
eines der Ventile zusammen mit einer dicht in das Gehäuse eingesetzten, axial festgelegten
Büchse, deren Durchmesser gleich oder größer als jener des Entsperrkolbens ist und
diefaxiale Bohrung aufweist, einen Sitz bildet. Nach einem weiteren merkmal der
Erfindung besteht bei Nol}enstangenzylindern zwischen dem Druckraum und dem zwischen
Zylinder, Kolben und Kolbenstange befindlichen Ringraum eine Verbindung, in die
ein in Richtung Druckraum öffnendes Rückschlagventil geschaltet ist. Die Verbindung
kann innerhalb des Kolbens angeordnet sein. Weitere Merkmale werden aus der Beschreibung
und den Unteransprüchen ersichtlich.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung liegt darin,
daß man nach einmaliger Einstellung des Niveaus diese Pumpe abstellen kann, ohne
daß das Niveau
sich ändert, wobei natürlich vorausgesetzt wird,
daß die Belastung sich nicht ändert. Leckflüssigkeit, welche am Kolben vorbei in
den Ringraum gelangt, wird auf Grund der Flächendifferenz zwischen der ganzen Kolbeilfläche
und der. Ringfläche bei weiten Ausederungsbewegunyen auf einen erhöhten Druck gebracht
und in den Druckraum zurückgefördert. Auf diese Weise wird der Gesamtflüssigkeitsverbrauch
we sentlich eingeschränkt, und die Leistung für den Pumpenantrieb kann entweder
eingespart werden oder für andere Zwecke, z.B. eine Komforthydraulik, nutzbar gemacht
werden.
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Anhand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher Deschrieberl.
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In einem Zylinder 1 yleitet ein Kolben 2, der fest mit einer Kolbenstange
3 geringeren Vurchmesses verbunden ist, die ihrerseits abgedichtet durch den Boden
4 des zylinders 1 nach außen geführt ist. Im Kopf 5 des Zylinders 1 befindet sich
ein Anschluß 6 für einen hydro-pneumatischen Druckspeicher 7, der von einer beweglichen,
walkfähigen Trennwand 3 in einen ein Gaspolster aufnehmenden Gasraum 9 und einen
mit dem Druckraum lo oberhalb des Kolbens 2 verbundenen Flüssigkeitsraum 11 unterteilt
wird. Der zwischen Kolben 2, Kolbenstange 3 und Zylinder 1 befindliche Ringraum
12 ist mit dem druckraum lo über einen Kanal 13 verbunden, in den ein in Richtung
Druckraum lo öffnendes Rückschlagventil 14 eingebaut ist. In einem Ventilgehäuse
15 sind von einer 5tirntläche ausgehend abgesetzte Bohrungen 16, 17,und 13 mit jeweils
verkleinertem Durchmesser koaxial angebracht, wobei sich die Bohrung 18 unter Bildung
eines konischen Ventilsitzes 19
zu einer Bohrung 20 erweitert, die
sich bis ins Freie erstreckt. In der Bohrung 17 gleitet dicht ein Xolben 21, der
zusammen mit einem an ihm befestigten Stößel 22, der die Bohrung 1 8 mit einem gewissen
Spiel durchdringt, als Entsperrkolben arbeitet, welcher ein auf dem Sitz 19 aufliegendes
Ventilglied 23 anheben kann. In Gegenrichtung wirkt eine Feder 24, die sich an einem
die Bohrung 20 verschließenden Stopfen 25 abstützt, auf das Ventilglied 23. In die
Bohrung 16 ist eine Hülse 26 eingesetzt und von einem Sicherungsring 27 gegen axiales
Verschieben gesichert. Die Hülse 26 weist eine axiale Bohrung 28 auf, die sich zu
einem Sitz 29 erweitert. Eine Feder 3s, die sich an einem die Bohrung 16 verschließenden
Stopfen 31 abstützt, drückt ein Ventilglied 32 auf den Sitz 29. Eine Pumpe 33 saugt
Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 34 an und fördert es über eine Leitung 35
zu einem Anschluß P im Gehäuse 15, weicher in die Bohrung 17 derart mündet, daß
die Stirnfläche 36 es Kolbens 21 beaufschlagt wird. In die Bohrung 16 mündet ein
Anschluß A, der über eine Leitung 37 mit einem in den Druckraum Iq mündenden Zulaufanschluß
8 verbundenist. Ein weiterer Anschluß R verbindet die Bohrung 20 ber eine Leituny
38 mit einem etwa in der Mitte des Zylinders 1 anqcbrachten Ablaufanschluß T. In
die Eohrung 18 mündet ein Anschluß S, der ueber eine Leitung 39 mit dem Vorratsbehälter
34 verbunden ist. Die wirksame Steuerkannte des Kolbens 2, welche den Ablaufanschluß
T auf und zu steuert, wird mit 40 bezeichnet. Der Spalt zwischen dem Stößel 22 und
der Bohrung 18 erhält die Bezugszahl 41.
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Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß sich der Kolben 2
in der gezeichneten Stellung befinde.
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Wenn nunmehr die Pumpe 33 in Gang gesetzt wird, fördert sie Druckmittel
über die Leitung 35 und den Anschluß P in die Bohrung 17 bzw. 28. Nach einem gewissen
Druchaufbau bewegt das Druckmittel den Kolben 21 und den mit ihm verbundenen Stößel
22, welcher das Ventilglied 23 von seinem Sitz 19 abhebt auf Grund des Unterschiedes
zwischen den wirksamen Flachen des Kolbens 21 und des Ventilgliedes 2.3. Stwa gleichzeitiq
wird durch das Druckmittel C.as Ventilglied 32 von seinem Sitz 29 abgehoben, so
daß ein Durchfluß in die Bohrung 16 und von dort über den Anschluß xR die Leitung
37 und den Zulaufanschluß B in den Druckraum lo erfolgen kann. Durch die nufuhr
von Druckmittel führt der Kolben 2 solange aus, bis seine Steuerkante 40 den Ablaufanschluß
T öffnet Dadurch ist die Niveaulage erreicht und alles weiterhin geförderte Druckmittel
strömt über das System 38, R, 20, 18, S und 39 in den Vorratsbehälter 34 zurück.
Wenn die Pumpe 33 abgeschaltet ist oder auf Grund einet Leckstelle in der Leitung
35 kein Druck aufgebaut werden kann, schließen das Rückschlagventil 29, 32 und das
entsperrbare Rückschlagventil 19, 23 den Druckraum 10 dicht ab. Zwar kann eine geringe
Leckmenge in den Ringraum 12 gelangen. Diese Leckmenge wird aber bei weitem Ausfedern
des Kolbens 2 durch den infolge der Differenz von kolben und Ringfläche entstehenden
Druckanstieg vom Ringraum 12 in den Druckraum 10
über das Rückschlagventil
14 zurückgepumpt. Der Druckmittelverbrauch bei laufender Pumpe 33 und dynamischen
Bewegungen des Kolbens 2 wird dadurch reduziert, daß der von dem abströmenden Druckmittel
zu passierende Spalt 41 so bemessen ist, daß er gerade etwas mehr Druckmittel durchströmen
läßt als die Pumpe 33 fördert, wobei ein ausgefederter Kolben 2 und der betriebsmäßige
Mindestdruck, z.B. bei einem unbelasteten Fahrzeug angenommen sind. Durch diese
maßnahme wird ein schwallartiges Abströmen von Druckmittel bei vollgeöffnetem Ablaufanschluß
T vermieden.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt,
sondern £ür alle möglichen Arten von Zylindern und Kolben mit Ablaufsteuerung anwendbar.
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Die Rückschlagventile können ebenfalls z.B. als Xegelsitzventile ausgebildet
sein. Schließlich ist es natürlich möglich, den Schaltplan der Anlage um weitere
Elemente wie z.B. Druckbegrenzungsventile usw. zu ergänzen.