DE2263097B2 - Hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zum Anschluß an eine außen liegende Druckquelle für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Es ist ein Federbein dieser Art bekannt (FR-PS 62 181), bei dem konzentrisch zum Verzögerungskolben im axialen Abstand liegende Ein- bzw. Auslaßventile vorgesehen sind. Hierdurch ergibt sich eine verhältnismäßig lange Bauweise und darüberhinaus konstruktiv die Schwierigkeit, innerhalb des Federbeins Ventileinrichtungen von zwei Seiten her einbauen zu müssen. Darüberhinaus muß das Auslaßventil gegen den vollen Innendruck geöffnet werden, wodurch sich Ansprechschwierigkeiten ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydropneumatisches Federbein der Gattung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das eine kompaktere Bauweise gestattet und möglichst geringe Kräfte für das Öffnen des Einlaßventils und des Auslaßventils benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dieser Ausgestaltung werden die Ventile von der gleichen ' Seite aus betätigt, wobei durch ihre Druckentlastung nur schwache Federn für ihre Schließstellung erforderlich sind. Die Verwendung von Einschraubhülsen gestattet eine Ausgestaltung, bei der sämtliche für die Niveauregelung erforderlichen Teile von einer Seite her in das

ίο Federbein einbaubar sind, so daß sich auch eine montagefreundliche Einrichtung ergibt.

Es ist bekannt (DE-OS 18 12 738), bei separat angeordneten Niveauregelventilen das Einlaßventil und das Auslaßventil parallel nebeneinander anzuordnen

is und über am Ventilkörper befestigte Betätigungsstifte durch ein Steuerorgan von der gleichen Seite aus zu betätigen.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydropneumatischen Federbeins;

F i g. 2 zeigt eine vergrößerte ausschnittsweise Schnittansicht eines Teils der Federeinheit nach F i g. 1; Fig.3 zeigt in Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federbeins;

J" Fig.4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig.5 zeigt in Schnittdarstellung eine weitere

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federbeins; Fig.6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

In Fig. 1 besitzt das hydropneumatische Federbein einen Arbeitszylinder 10 mit Zylinderkammer 12, die oben mit einem aufgeschraubten Zylinderkopf 14 verschlossen ist, dessen obere Wand mit 14a bezeichnet ist. Der Zylinderkopf 14 kann am Fahrzeugunterbau (nicht dargestellt) befestigt sein. In der Zylinderkammer 12 sitzt axial verschiebbar ein Arbeitskolben 16, der die Zylinderkammer 12 in einen oberen und einen unteren Zylinderraum 12a und i2b teilt, die mit einer

⁴^ Dämpfungsflüssigkeit als Druckmittel, z. B. Öl gefüllt sind. Der Arbeitskolben 16 besitzt eine Kolbenstange 16a, die aus der Zylinderkammer 12 vorsteht und an ihrem äußeren Ende eine angeformte Befestigungsöse (nicht dargestellt) trägt, über die sie mit der Radaufhän-

M gung, z. B. einer Achse verbunden ist. Im Arbeitskolben 16 ist mindestens ein axial verlaufender Kanal 18 ausgebildet, der die beiden Zylinderräume 12a und i2b verbindet und zur Dämpfung vertikaler Stöße dient.

Mit der Bezugsziffer 20 ist ein Gaspolster bezeichnet,

5^r> das zur Absorption und Desorption von Änderungen im Druck- oder Volumenpegel des Druckmittels in der Zylinderkammer 12 aufgrund von Relativbewegungen des Arbeitszylinders 10 und des Arbeitskolbens 16 dient. Das Gaspolster 20 besitzt ein Gehäuse 22, das durch ein

bo flexibles Membran 24 in zwei Kammern 26 und 28 unterteilt ist. Die Kammer 26 ist mit einem Gas, z. B. Stickstoffgas, unter Druck gefüllt. Die andere Kammer 28 steht über einen Kanal 30 mit der Zylinderkammer 12 in Verbindung.

^b<> Das Federbein besitzt eine Niveauregeleinrichtung 32 mit einer Zuleitung 34 für das Druckmittel und einer Ableitung 36, die im Zylinderkopf 14 ausgebildet sind und sich radial erstrecken. Die Zuleitung; 34 ist

hydraulisch mit einer Druckmittelquelle, z. B. einer Hydraulikpumpe 38, verbunden und steht mit der Zylinderkammer 12 über ein Einlaßventil 40 in Verbindung, während die Ableitung 36 mit einem drucklosen Vorratsbehälter verbunder, ist und mit der Zylinderkammer 12 über ein Auslaßventil 42 in Verbindung steht.

Einlaß- und Auslaßventil 40 und 42 sind parallel zueinander im Zylinderkopf 14 angeordnet, so daß die erforderlich;.· Gesamtlänge des Federbeins verkürzt wird.

Das Einlaßventil 40 besitzt eine Einschraubhülse 44, die in eine im Zylinderkopf 14 ausgebildete Axialbohrung 46 eingeschraubt ist und mit der Zuleitung 34 in Verbindung steht Die Einschraubhülse 44 besitzt einen Axialkanal 48, der die Zuleitung 34 mit der Zylinderkammer 12 verbindet, sowie einen Ventilsitz 50 am oberen Ende der Einschraubhülse. Das Einlaßventil 40 besitzt ferner einen konischen Ventilkörper 52a, der mit dem Ventilsitz 50 zusammenwirkt, und eine Ventilbetätigungsstange 526, die vom Ventilkörper 52a nach oben vorsteht und axial verschiebbar in einer im Zylinderkopf 14 ausgebildeten axialen Bohrung 54 angeordnet ist Die Ventilbetätigungsstange 526 ist mit einer Ringnut 52c zur Aufnahme einer Dichtung 56 versehen. Auf der der Ventilbetätigungsstange 52b abgewandten Seite besitzt der Ventilkörper 52a einen Betätigungsstift 52d, Jer die Einschraubhülse 44 durchragt. In der Bohrung 54 sitzt eine Druckfeder 57, die den Ventilkörper 52a nach unten in der Zeichnung vorspannt, d. h. in eine Stellung, in der er auf dem Ventilsitz 50 sitzt und den Axialkanal 48 schließt.

Das Auslaßventil 42 besitzt eine Einschraubhülse 58, die in eine Axialbohrung 60 geschraubt ist, welche im Zylinderkopf 14 parallel zur Axialbohrung 46 des Einlaßventils 40 ausgebildet ist. Die Einschraubhülse 58 ist mit axial verlaufenden koaxialen Bohrungen 62 und 64 versehen. Die Axialbohrung 60 verengt sich nach oben über eine einen Ventilsitz 66 bildende Slufe zu einer im Zylinderkopf 14 ausgebildeten Bohrung 68, die über eine radial verlaufende Bohrung 68a und eirse axial verlaufende Zentralbohrung 69 im Zylinderkopf 14 mit der Zylinderkammer 12 in Verbindung steht. Das Auslaßventil 42 besitzt ferner einen konischen Ventilkörper 70a, der mit dem Ventilsitz 66 zusammenwirkt und mit einer Ventilbetätigungsstange 70b einstückig ist, die verschiebbar in der Bohrung 62 der Einschraubhülse 58 sitzt und an ihrem Umfang mit einer Ringnut 70c versehen ist, in der ein Dichtungsring 72 sitzt. Auf der dem Ventilkörper 70a abgewandten Seite steht von der Ventilbetätigungsstange 706 ein Betätigungsstift 70d vor, der die Bohrungen 62 und 64 der Einschraubhülse 58 durchgreift. Eine in der Bohrung 64 befindliche Druckfeder 74 spannt den Ventilkörper 70a nach oben in der Zeichnung vor, d. h., in eine Position, in der er mit dem Ventilsitz 66 im Zylinderkopf 14 in Berührung kommt.

Einlaß- und Auslaßventil 40 und 42 sind so konstruiert, daß die Ventilkörper 52a und 70a an ihren beiden Enden dem Druckmittel in der Zylinderkammer 12 ausgesetzt sind, wodurch jeder Ventilkörper leicht beweglich ist, da die Kräfte der Druckfedern 57 und 74 relativ klein sind. Hierzu ist auf der Seite des Einlaßventils 40 die Bohrung 54 über eine radial verlaufende Bohrung 76 mit der Zentralbohrung 69 verbunden.

Wie in F i g. 2 am besten zu sehen ist, ist die Schnittfläche S\ der Bohrung 54 vorzugsweise gleich der hydraulischen Druck verursachten und in entgegengesetzte Richtungen auf den Ventilkörper 52a einwirkenden Kräfte sich gegenseitig aufheben. Da, wie vorher erwähnt, in der Einschraubhülse 58 des Auslaßventils 42 die Bohrung 64 ausgebildet ist, wirkt das Druckmittel der Zylinderkammer 12 auf die Unterseite der Ventübetätigungsstange 70b, während der Ventilkörper 70a dem gleichen Druck ausgesetzi ist der von der Zylinderkammer 12 über die Zentralbohrung 69 und die Bohrungen 68a und 68 anliegt Vorzugsweise ist die Schnittfläche der Bohrung 62 gleich der Schnittfläche der Bohrung 68.

Die Einlaß- und Auslaßventile 40 und 42 werden über einen schwimmenden Verzögerungskolben 78 betätigt, der in der Ausführungsform nach Fig. 1 in der Zylinderkammer 12 sitzt jedoch nach Wunsch auch in der Zentralbohrung 69 im Zylinderkopf 14 angeordnet sein kann. Der oberhalb des Verzögerungskolbens abgegrenzte Zylinderkammerabschnitt 80 ist über einen Drosselkanal 78a mit dem Zylinderraum 12a verbunden. Auf der Oberseite des Verzögerungskolbens 78 ist eine Ringplatte 82 so befestigt, daß sie bei Aufwärtsbewegung des Verzögerungskolbens gegen das untere Ende des Betätigungsstifts 52c/stößt und das Einlaßventil 40 öffnet, bzw. bei Abwärtsbewegung des Verzögerungskolbens an dem Betätigungsstift 70d zieht und das Auslaßventil 42 öffnet. Die Ringplatte 82 hat ein Loch 82a, durch welches das äußere Ende des Betätigungsstifts 7Od ragt das mit einem Haltering 84 gesichert ist, über den der Verzögerungskolben am unteren Ende Zug auf den Betätigungsstift 70c/ausüben kann.

Der Verzögerungskolben sitzt zwischen zwei Steuerfedern 86 und 88, von denen sich die untere am Arbeitskolben 16 stützt und die obere die Zentralbohrung 69 durchgreift und sich an der oberen Wand 14a des Zylinderkopfes 14 abstützt. Die Steuerfedern halten den Verzögerungskolben 78 in einer neutralen Lage, in der Ein- und Auslaßventil 40 und 42 geschlossen sind. Mit der Bezugsziffer 90 ist ein Haltering bezeichnet, der in der Zylinderkammer 12 die Abwärtsbewegung des Verzögerungskolbens 78 begrenzt.

Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist und seine Ladung und sein Gewicht gleich bleiben, werden Stöße infolge von Unebenheiten der Fahrbahn über das Gaspolster 20 aufgefangen, wobei der Verzögerungskolben 78 im wesentlichen stationär bleibt und das Einlaß- und Auslaßventil 40 und 42 nicht betätigt.

Bei zunehmender Last wird das Federbein verkürzt und der Verzögerungskolben über die Steuerfeder 86 nach oben gedrückt, so daß das Einlaßventil 40 öffnet, indem er den Ventilkörper 52a durch Heben des Betätigungsstiftes von seinem Sitz abhebt. Das dann einströmende Druckmittel streckt das Federbein, bis der Verzögerungskolben 78 wieder seine neutrale Lage

> > einnimmt und sich das Einlaßventil schließt.

Im Fall der Entlastung des Fahrzeugs wird das Federbein gestreckt und dabei der Verzögerungskolben 78 unter der Wirkung der Steuerfeder 88 vom Zylinderkopf weggedrückt, so daß er über den

w) Betätigungsstift 7Od das Auslaßventil 42 öffnet und Druckmittel abläßt, bis er wieder in seine neutrale Lage zurückgekehrt ist.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 sitzt der Verzögerungskolben 78 verschiebbar in einer

fe5 abgesetzten Zentralbohrung 100 und 102 im Zylinderkopf 14 mittig zwischen Einlaß- und Auslaßventil 40 und 42, wobei seine Abwärtsbewegung durch eine Ringhliitei' iC3 ucüi'eiizi lsi. die in änFiiiLner

· wil· der

Haltering 90 gemäß F i g. 1 arbeitet. Die Zentralbohrung 102 ist durch einen Endslopfen 104 abgeschlossen, der einen Drosselkanal 104a hat. Der Verzögerungskolben 78 ist als Hohlkolben ausgebildet und nimmt in seinem Inneren 78f>die Steuerfeder 88 auf, die sich oben an dem Endstopfen 104 und unten am Boden 78c des Hohlkolbens abstützt. Der obere Rand des Verzögcrungskolbens 78 ist zur Bildung eines Flansches nach außen gebogen, der mit der Ringschulter 103 zusammenwirkt. Die Ringplatte 82 ist z. B. durch eine Schraube und eine Mutter 106 am unteren Ende des Vcrzögerungskolbens 78 befestigt und stützt gleichzeitig einen Federteller 108 für die untere Steuerfeder 86.

Der Zylinderkopf 14 hat oberhalb des Endstopfens 104 eine Kammer 110, die über mindestens einen Längskana'i ii2 (siehe Fig. 4) mit dem oberen Zylinderraum 12a der Zylinderkammer 12, und ferner mit Bohrungen 68 und 54 sowie über den Drosselkanal 104a mit dem Inneren 786 des Verzögerungskolbens 78 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform ist das Gaspolster 20 auf dem Zylinderkopf 14 angeordnet. Das Gehäuse 22 hat einen Vorsprung 22a, der in eine Öffnung UOa der Kammer 110 eingeschraubt ist. Im Vorsprung 22a ist eine Öffnung 116 ausgebildet, die durch eine Wand 118 mit einem oder mehreren Drosselkanälen 120 abgeschlossen ist, die die Kammer 28 mit der im Zylinderkopf ausgebildeten Kammer 110 verbinden. Mit der Bezugsziffer 122 sind Rückschlagventile bezeichnet, die auf beiden Seiten der Wand 118 zum Öffnen und Schließen der Drosselkanäle 120 angebracht sind.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 ist ähnlich der in den Fig.3 und 4 gezeigten mit der Ausnahme, daß der im Endstopfen 104 ausgebildete Drosselkanal 104a weggelassen ist und eine Öffnung 130 im Zylinderkopf 14 so ausgebildet ist, daß eine Verbindung zwischen dem Inneren 786des Verzögerungskolbens 78 und dem gebogenen Längskanal 112 geschaffen wird. Die Öffnung 130 öffnet die Zentralbohrung 102. Die effektive Querschnittsfläche der Öffnung 130 kann durch eine Einstellschraube 132 eingestellt werden.

welche im Zylinderkopf 14 befestigt ist, um dadurch die Flußmenge des durch die Öffnung 130 gehender Druckmittels festzulegen

Der Verzögerungskolben 78 hat an seinem Außenum fang Ringnuten 134 und 136. die axial gegeneinandei versetzt sind und über Radialbohrungen 138 bzw. 140 irr Verzögerungskolben 78 mit seinem Inneren 78b in Verbindung stehen. Die Ringnuten 134 und 136 werden wahlweise mit einer nach innen gerichteten ringförmigen Ausnehmung 142 der Zentralbohrung 100 des Zylinderkopfes 14 in Fluchtung gebracht, wenn der Verzögerungskolben 78 nach oben bzw. unten versetzt wird. Gemäß Fig. 6 steht die nach innen gerichtete ringförmige Ausnehmung 142 mit dem oberen Zylinderraum 12a der Zylinderkammer 12 über eine oder mehrere Axiaibohrungen i46 im Zylinderkopf i4 in Verbindung.

Bei der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 hat die Ringplatte 82 einen oder mehrere axial verlaufende Flanschabschnitte 82b, die in die oder jede Axialbohrung 146 eingreifen. Der Flanschabschnitt 82.2 besitzt eine Seilenwand (nicht dargestellt), die an einer benachbarten Wand (nicht dargestellt) der Axialbohrung 146 verschoben werden kann, um eine Drehung des Verzögerungskolbens 78 während des Einsatzes des Federbeins zu verhindern.

Wenn keine der Ringnuten 134 und 136 mit der ringförmigen Ausnehmung 142 in der Zentralbohrung 100 fluchtet, wird Druckmittel in verminderter Flußmenge durch die öffnung 130 geleitet, so daß sich der Verzögerungskolben 78 langsam aufwärts oder abwärts bewegt. Wenn jedoch eine der Ringnuten 134 oder 136 mit der Ausnehmung 142 fluchtet, fließt Druckmittel — zusätzlich zur Öffnung 130 — auch durch die Ausnehmung 142, so daß der Verzögerungskolben schneller anspricht. Dies ist insofern von Vorteil, als der Verzögerungskolben nur dann schnell beweglich ist, wenn das Einlaß- oder das Auslaßventil 40 oder 42 geöffnet ist und deshalb ein übermäßiger Betrag an Druckmittelzufluß oder -abfluß verhindert wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung zum Anschluß an eine außen liegende Druckquelle für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Arbeitszylinder, dessen Zylinderkammer mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, welche unter dem Druck eines als Feder wirkenden Gaspolsters steht, aus einem im Arbeitszylinder verschiebbar gelagerten Arbeitskolben, der von einer Kolbenstange getragen wird, aus einem als Hubventil ausgebildeten Einlaßventil zur Verbindung der Zylinderkammer des Arbeitszylinders mit einer von der Druckquelle kommenden Zuleitung, aus einem als Hubventil ausgebildeten Auslaßventil zur Verbindung der Zylinderkammer mit einer zu einem drucklosen Vorratsbehälter führenden Ableitung und aus einem in einem Zylinderkopf des Arbeitszylinders verschiebbar gelagerten, gleichzeitig als Verzögerungskolben wirkenden Steuerorgan, das durch zwei Steuerfedern der statischen Bewegung des Arbeitskolbens nachgeführt wird und das bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Sollniveaus das Einlaßventil und bei einer Überschreitung des Sollniveaus das Auslaßventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (40) und das Auslaßventil (42) mit Hilfe von Einschraubhülsen (44 bzw. 58) in Achsrichtung parallel zueinander in den Zylinderkopf (14) eingesetzt und mittels die Einschraubhülsen (44 bzw. 58) durchgreifender Betätigungsstifte (52c/ bzw. 70c/,) durch das als schwimmender Verzögerungskolben (78) ausgebildete Steuerorgan betätigbar sind, wobei ihre Ventilkörper (52a und 70a) in an sich bekannter Weise auf ihrer dem Ventilsitz (50 bzw. 66) abgewandten Seite zur Druckentlastung in einer mit der Zylinderkammer (12) verbundenen Bohrung (54 bzw. 62) abgedichtet geführt sind.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungskolben (78) in einer Zentralbohrung (100) miltig zwischen dem Einlaßventil (40) und dem Auslaßventil (42) im Zylinderkopf (14) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungskolben (78) als Hohlkolben ausgebildet ist und in seinem Inneren (78b)d\e eine Steuerfeder(88) aufnimmt.