DE2519922C3 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere fUr Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropncuniatisches Federbein mit innerer Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, nach Patent 19 08 156 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Figurenbeschreibung des Hauptpatents sind Ausführungen von Federbeinen nach dem Oberbegriff bekannt, bei denen der Gasfederraum und der ölvorratsraum beide in axialer Verlängerung des Arbeitsraumes angeordnet sind. Diese Ausführungen weisen eine große Konstruktionslänge auf und sind in nachteiliger Weise auf eine Verwendung für Radaufhängungen beschränkt, bei denen eine entsprechend große Einbaulänge zur Verfügung steht. Der Arbeitsraum kommuniziert mit dem Gasfederraum über im tiefsten Bereich des Gasfederraums und oberen Bereich des Arbeitsraums angeordnete Verbindungsquerschnitte, wodurch zwangsläufig ein Übertritt von freiem Gas, das sich in irgendeiner Weise im Arbeitsraum gebildet hat. aus dem Arbeitsraum in den Gasfederraum erfolgt.

Wenn für Radaufhängungen, die nur eine Einbaulänge in der Größenordnung der üblichen, kurz bauenden hydraulischen Schwingungsdämpfer der Zweirohr- oder Einrohrbauart zulassen, Federbeine nach dem Oberbegriff mit den Arbeitsraum umgebenden Ringräumen in aus der FRPS 15 51 873 bekannter Art zur Aufnahme des Gasfederraums und/oder des ölvorratsraums vorgesehen werden, kommuniziert der Arbeitsraum mit dem Gasfcderraum über im tiefsten Bereich des Gasfederraums und tiefsten Bereich des Arbeitsraums angeordnete Verbindungsquerschnitte. In nachteiliger Weise müssen besondere Entlüfuingscinrichtungcn vorgesehen werden, mit deren Hilfe Gas aus dem

Arbeitsraum in den oberen Bereich des Gasfederraums ausgeschieden wird.

Es besteht die Aufgabe, ein kurz bauendes Federbein der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem den Arbeitsraum umgebende Ringräume zur Aufnahme des Gasfederraums und/oder des ölvorratsraums vorgesehen sind und vermieden ist, daß der Arbeitsraum mit dem Gasfederraum über im tiefsten Bereich des Gasfederraums und im tiefsten Bereich des Arbeitsraums angeordnete Verbindungsquerschnitte kommuniziert. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Durch diese Maßnahmen kommuniziert der obere Bereich des Arbeitsraums mit dem tiefsten Bereich des Gasfederraums und ist eine Entlüftung des Arbeitsraums zwangsläufig gewährleistet. In weiterhin vorteilhafter Weise läßt sich die Konstruktionslänge des Federbeins in der Größenordnung von üblichen Schwingungsdämpfern der Zweirohr- oder Einrohrbauart ausführen. Auch der Durchmesser des Federbeins kann den Abmessungen eines üblichen Schwingungsdämpfers angepaßt werden, so daß in besonders vorteilhafter Weise die Unterbringung eines Federbeins nach dem Hauptpatent in einem für einen üblichen Schwingungsdämpfer ausgelegten Einbauraum einer Radaufhängung möglich gemacht ist, wobei das Federbein gegenüber der nur dämpfenden Funktion eines üblichen Schwingungsdämpfers im gleichen Einbauraum drei Funktionen ausüben kann, die Dämpfungsfunktion, eine Federfunktion und als dritte eine Niveauregelungsfunktion. Außerdem besteht auch eine durch die Pumparbeit bedingte !unabhängige Funktion der Dämpfung, die ein üblicher Schwingungsdämpfer nicht aufweist.

Der Kolbenstangenaustritt kann sowohl oben wie auch unten angeordnet sein, wobei der Gasfederraum entweder von der Kolbenstange oder von der Pumpensta^ge durchdrungen ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Federbeins nach der Erfindung, bei dem der Kolbenstangenaustritt oben liegt und der Gasfederraum von der Kolbenstange durchdrungen ist. In der folgenden Beschreibung der Zeichnung werden Einzelheiten dieses Aus^führungrbeispiels der Erfi-dung erläutert:

Ein mit Dämpfungseinrichtungen 2 und 2' für beide Strömungsrichtungen versehener Arbeitskolben 1 ist in einem einen ölgefüllten Arbeitsraum umschließenden Arbeitszylinder 3 verschiebbar gelagert und an einer mit einer Längsbohrung 25 versehenen hohlen Kolbenstange 4 befes'igt, wobei der Arbeitskolben I einen unteren Arbeitsraum 70 von einem oberen Arbeitsraum 71 trennt. Die Kolbenstange 4 ist abgedichtet durch eine Kolbenstangendichtung 50 und einen Abstreifring 51 aus einem Deckel 5 nach oben herausgeführt. Der Deckel 5 schließt ein aus einem Außenrohr 6 und einem Boden 7 bestehendes Gehäuse ab und ist in dem Außenrohr 6 zwischen einem Sprengring 52 und einem Schraubring 53 fest verspannt, wobei ein die Kolbenstangendichtung 50 umschließender Dichtungskäfig 54 und ein den Deckel 5 außen dichtender Gummiring 55 weitere Konslruktionstoilc sind. Der Arbeitszylinder 3 ist an seinem dem Kolbcnstangcnaustritt gegenüber liegenden Ende mit einer Zwischenwand 8 versehen und in seinem mittleren Bereich mit einem einen Flansch 60. einen Innenmantcl 61. "inen Kegelmantel 62 und einen AnBenmantcl 63 aufweisenden, eine Stirnwand bildenden Ringkörper 59 dicht und fest verbunden, wobei zwischen dem Innenmantel 61 und dem Arbeitszylinder 3 eine Klebeverbindung besteht. Der Arbeitszylinder 3, die Zwischenwand 8 und der Ringkörper 59 bilden zusammen mit einer in der Zwischenwand 8 in nicht ■5 gezeichneter Weise elastisch und dicht gelagerten hohlen Pumpenstange 20 und einem in eine Nut 64 des Ringkörpers 59 lose eingelegten Gummiring 65 eine vorgefertigte Baugruppe, die bei der Montage in das Außenrohr 6 bis zur Anlage der Zwischenwand 8 am

lu Boden 7 eingeschoben ist und in dieser Lage durch eine in das Außenrohr 6 gedruckte, den Außenmantel 63 in der gezeichneten Weise verformenden Sicke 57 gehalten wird. Anschließend ist der Gummiring 65 durch ein geeignetes Werkzeug in eine von dem

i"> Kegelmantel 62 und dem Außenrohr 6 begrenzte keilförmige Nut 58 gedrückt und in der gezeichneten Lage durch Eigenspannur.g fixiert. Der Ringkörper 59 trennt einen stufenförmigen Ringraum 9, der durch das Außenrohi' 6, den Arbeitszylinder 3 und einen die

-⁽i Kolbenstange 4 umgebenden, am iJichtungskäfig 54 befestigten Hals 72 gebildet ist und auf iiese Weise aus einem unmittelbar axial an den Arbeitszylinder 3 anschließenden zylindrischen Teil und einem den Arbeitszylinder 3 umgebenden, durch den Ringkörper

-'■' 59 abgeschlossenen ringzylindrischen Teil besteht, in einen ein Gaspolster aufnehmenden stufenförmigen Gaslederraum 10 und einen an seiner tiefsten Stelle mit der hohlen Pumpenstange 20 kommunizierender, ölvorratsraum 11.

i'i Im Gasfederraum 10 ist im Bereich der Oberfläche zwischen öl und Gas ein stufenförmig ausgebildeter massiver Trennkörper 73 bewegli.-h angeordnet, der durch Kapillarkräfte mit Flüssigken gefüllte Spalte mit den Innenwänden des Gasfederraums 10 bildet und

)^;' durch Stützmittel gegen Absinken in den Ölraum gesichert ist. Hierbei besteht der Trennicörper 73 aus einem mit dem Hals 72 einen engen Spalt 75 bildenden inneren Mantel 74, aus einer Querwand 76, au- einem mittleren Mantel 77 und aus einem mit dem Außenrohr

"» 6 einen engen Spalt 79 bildenden äußeren Mantelring 78. Als Sützmittel fungieren die obere Stirnfläche 80 des Arbeitszyliriders 3 und der Flansch 60 des Ringkörpers 59. Durch einen verhältnismäßig weiten Kingkanal 81 zwischen dem Arbeitszylinder 3 und dem Mantel 77

■'■"' kommuniziert der Arbeitsraum 71 mit einem unter dem Trerinkörper 73 befindlichen ölraum 86 vorzugsweise ohne Strömungswiderstand, wobei der Ringkanal 81 im tiefsten Bereich des Gasfederraums 10 mündet und Kanäle 82 in der Stirnfläche 80 den Arbeitsraum 71 und

■">'> den Ringkanal 81 auch dann verbinden, wenn die Querwand 76 an der Stirnfläche 80 zur Anlage kommt. Der Flansch 60 bildet einen Anschlag für den Mantelring 78, bevor die Querwand 76 an der Stirnfläche 80 zur Anlage kommt. Der Mantelring 78

'">"' und der Mantel 77 sind gegen die Kraft einer Kegelfeder 84 ventilartig ineinanderschiebbar, wobei zwischen diesen Teilen eiti Ventilspalt entsteht, der den ölraum 86 mit einem ölraum 87 des Gasfederraums 10 verbindet. Der genannte Ventilspalt ist in der gezeichneten

^h" Stellung cie:s Trennkörpers 73 geschlossen und der Trerinkörpcr 73 mach bei Schwingbcwcyungen des Federbeins entsprechende Auf- und Abbewcgungcr ohne Ölaustausch /wischen den Ölräumen 86 und 87. Wenn der Mantelring 78 bei einer nach oben ■' erfolgenden Bewegung des Trennkörpers 73 an den flansch 60 anstößt und in dieser Stellung die Kolbenstange 4 ausgezogen wird, will diese im Arbeitszylinder 3 einen I. Intcrdruck ziehen. Dabei öffnet

sich der genannte Ventilspalt unter Uewcgung des Mantels 77 nach unten, und aus dem (jasfederrauni IO kann Öl in ilen Arbeitszylinder 3 nac'.iflieucn. Wenn der innere Mantel 74 bei einer nach oben erfolgenden Bewegung des Trennkörpers 7) an der unteren Stirnfläche des Dichtungskäfigs 54 anschlügt und in dieser Stellung die Kolbenstange 4 eingeschoben wird, entsteht im Arbeitszylinder 3 Überdruck gegenüber dem Ciasfcderraum 10, öffnet der genannte Ventilspall unter Hewegung des Mantelrings 78 nach oben, und aus dem Arbeitszylinder 3 kann Ol in den (jasfederrauni IO fließen.

Mine Knllüftung des Arbeitszylinders 3 erfolgt über den Spalt 75 aus dem Arbeitsraum 71 in ilen gasgefüllten Teil des (iasfederraums 10. Hei der unteren (iren/bela stung gelten der Ölspiegel 30 im Gasfederraum 10 und der Ölspiegel V. ;~. Ö!v;;rraf,ra;:m !! «rv.! bei der oberen Grenzbelastung der Ölspiegel }2 im Gasfederrauni 10, wenn der Ölvorralsraum 11 leer gesaugt ist. Der Hals 72 bildet einen mechanischen /.uganschlag für den Arbeitskolben 1, wobei in bekannter Weise /wischen beiden Teilen gummielastische Ringe oder Pakete von gummielastisehcn Ringen und metallischen Zwischenschciben angeordnet sein können. Durch die (Querwand 76 wird ein hydraulischer /.uganschlag gebildet, wenn der Arbeitskolben I bei Annäherung an den Hals 72 vorher an die Querwand 76 des normalerweise zur gleichen Zeit seiner unteren Stellung zustrebenden Trennkörpers 73 stößt.

Min Pumpenraum 89 ist in Abwandlung eines selbstpumpenden I'ederbeins nach dem Hauptpatent durch eine die l'iimpenslange 20 eng umfassende, mit einem Deckel 88 versehene Stcuerhüke 90 gebildet und ragt, nachgiebig mit dem Arbeitskolben I verbunden, frei in die l.ängsbohrung 25 der Kolbenstange 4. Die . Steuerhülse 90 weist eine Steiierkante 91 auf. die mit einer Abregelöffnung 92 in einem mit dem Ölvorrats raum Il über Kanäle Il verbundenen I lohlraum 95 der l'iimpenstange 20 zusammen die Niveauregelung bewirkt. I iir ilen l'unipenraiini 89 ist ein Saugventil 93 in

Hi einer Querwand 94 am inneren l.nde des Hohlraums 95 angeordnet und em Auslaßventil 96 in dem Deckel 88 an der höchsten Stelle des l'umpenraums 89 vorgesehen Das von lter l'iimpenstange 20 gelordertc Ol oder Gas gelangt in die l.ängsbohrung 25 und aus dieser über eine

: · Öffnung 97 in der Wand der Kolbenstange 4 in den Λ rbeits α linder 5. wobei einer Verbindung lies gasfederraiiimritiinMi Arbeilsraums 71 — wiegezeichnet — mit der l.ängsbohrung 25 der Vorzug gegeben ist. damit in der I .ängsbohrung 25 mögliches (las auf derselben Seite

•η des Arbeitskolbens I sitzt wieder Gasfederraum 10. Die nachgiebige Verbindung der Steuerhülse 90 mit dem Arbeitskolben I erfolgt an ihrem unteren linde mittels eines kugeligen Mansches 98 und eines auf einer Seite kugeligen, auf der anderen Seite ebenen Ringes 99.

:"i wobei Jer Flansch 98 und der Ring 99 durch eine Wellfedr- 14 gegen eine ebene Stirnfläche 15 eines die Kolbenstange 4 mit dem A.rheitskolhen 1 verspannenden Schraubringes 16 geilrückt wird. Dieselbe Kraftriehtung übt der Unterdruck im Pumpenraum 89 auf die

m Steuerhiilse 90 aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem mit der gefederten oder der ungefederten Masüe des Fahrzeugs verbundenen zylindrischen Gehäuse, einem in einem ölgefüllten Arbeitsraum des Gehäuses verschiebbar gelagerten, mit Dämpfungseinrichtungen versehenen Arbeitskolben am Ende einer abgedichtet aus dem Gehäuse herausgeführten und mit der ungefederten bzw. der gefederten Masse des Fahrzeugs verbundenen hohlen Kolbenstange, einem in einem an den Arbeitsraum anschließenden Gasfederraum angeordneten, das öl im Arbeitsraum über eine freie Oberfläche zwischen öl und Gas unter Druck setzenden Gaspolster, einem an dem dem Kolbenstangenaustritt gegenüber liegenden Ende des Gehäuses angeordneten, durch eine Zwischenwand druckdicht abgetrennten, gegen die Außenatmosphäre druckdicht abgeschlossenen ölvorratsraum mit ebenfalls freier Oberfläche zwischen Öl und Gas und einer die Zwischenwand abgedichtet durchdringenden hohlen Pumpenstange, die an ihrem einen Ende unterhalb des ölsp egels im Ölvorratsraum mündet und an ihrem anderen, mit einem Pumpensaugventil versehenen Ende mit einem in der hohlen Kolbenstange angeordneten Pumpenraum zur Niveauregelung zusammenwirkt, indem sie bei Unterschrcitung des Sollniveaus in Abhängigkeit von den Federbewegungen öl aus dem ölvorratsraum it, den .irbeitsraum fördert, während bei Überschreitung des Sollniveaus öl aus dem Arbeitsraum in den ölvo atsraum abfließen kann, wobei das Volumen des ölvorratsraumcs nur etwa so groß gewählt ist wie die Volumcndiflerenz des Gaspolsters im Ciasfederraum zwischen einer vorgegebenen oberen und einer vorgegebenen unteren Grenzbelastung des Federbeins, so daß bei Überschreitung der oberen Grenzbelastung ein weiteres Aufregeln durch Absaugen des Öls aus dem Ölvorratsraum und anschließende Förderung: von Gas durch die Pumpenstange und bei Unterschreitung der unteren Grenzbelastung ein weiteres Abregein durch einen Druckausgleich zwischen Arbeitsraum und Ölvorratsraum unterbunden werden, wobei der Auslaß des Pumpenraumes an der höchsten Stelle angeordnet ist und wobei im Gasfederraum im Bereich der Oberfläche zwischen Öl und Gas ein Trennkörper aus massivem Werkstoff beweglich angeordnet ist, der einen durch Kapillarkräfte mit öl gefüllten ringzylindriichen Spalt mit der Innenwand des Gasfederraums bildet und durch Stützmittel gegen Absinken in den ölraum gesichert ist, nach Patent 19 08 156, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenförmiger, durch einen den Arbeitsraum (70 und 71) umschließenden Arbeitszylinder (3) und ein Außenrohr (6) gebildeter Ringraum (9), der aus einem unmittelbar axial an den Arbeitszylinder (3) anschließenden zylindrischen Teil und einem den Arbeitszylinder (1) umgebenden, durch eine Stirnwand (Ringkörper 59) abgeschlossenen ringzylindriichen Teil besteht, zur Aufnahme des Gasfederraums (10) vorgesehen ist und in diesem Ringraum (9) der eine Querwand (76) und einen in den Ringraum ragenden Mantel (77) aufweisende Trennkörper (73) beweglich angeordnet ist, der mit dem Außenrohr (6·) den engen, mit öl gefüllten Spalt (79) und mit dem Arbeitszylinder (3) einen verhältnismäßig weiten Ringkanal (81) bildet, wobei der Arbeitsraum (71) mit dem Gasfederraum (10) über den im tiefsten

   ■i Bereich des Gasfederraumes (10) mündenden Ringkanal (81) kommuniziert und eine Entlüftung des Arbeitsraumes (71) über Einrichtungen (Spalt 75) der Querwand (76) des Trennkörpers (73) erfolgt.
2. 2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Außenrohr (6) den engen Spalt (79) bildender Mantelring (78) und der in den Ringraum (9) ragende Mantel (77) des Trennkörpers (73) ventilartig ineinanderschiebbar sind und einen im freien Bewegungsbereich des Trennkörpers (73)

   η geschlossenen Ventilspalt bilden, der sich beim Anstoßen des Mantelrings (78) an Teilen (Flansch 60) der den ringzylindrischen Teil des Ringraumes (9) abschließenden Stirnwand (Ringkörper 59) öffnet.

   ->n
3. 3. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der VentiJspait sich auch beim Anstoßen von Teilen (Mantel 74) des Trennkörpers (73) an Teilen (Dichtungskäfig 54) eines den zylindrischen Teil des Ringraumes (9) abschließen-

   2^r> den Deckels (5) öffnet.
4. 4. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfederraum (10) von der Kolbenstange (4) durchdrungen ist.
5. 5. Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, w dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfederraum von der Pumpenstange durchdrungen ist.