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Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit
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innerer Nieveauregul ierung Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes
hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregulierung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem ölgefüllten, unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder
und einem in diesem verschiebbaren Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange,
deren Hohlraum als Pumpenzylinder einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange
dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange U1 aus einem Reserveraum über ein Saugventil
angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange über ein Rückschlagventil und einen
zwischen einer Steuerhülse und der hohlen Kolbenstange gebildeten Ringspalt in den
Arbeitsraum gefördert wird.
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Es sind derartige Niveauregelungsvorrichtungen bekannt (z.B. DE-PS
16 30 107), bei denen das Rückschlagventil im Kolbenkomplex untergebracht ist. Nachteilig
ist hierbei, daß der Dämpfungskolben zusammen mit dem Rückschlagventil axial sehr
lang baut und somit weniger Dämpferhub bei gleichen Außenabmessungen bietet. Außerdem
ist eine aufwendige Montage notwendig und im Falle einer eventuell auszuführenden
Reparatur dieses Rückschlagventiles ist die gesamte Zerlegung der Niveauregelungsvorrichtung
notwendig, um ein defektes Rückschlagventil auszutauschen.
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Darüber hinaus sind Vorrichtungen bekannt (z.B. DE-PS 25 19 922),
bei denen ein Rückschlagventil schematisch angedeutet ist, wobei dieses Ventil im
Hohlraum der hohlen Kolbenstange untergebracht ist. Da die Kolbenstange mit einer
Sackbohrung versehen ist, läßt sich auch bei dieser Ausführung nur eine aufwendige
Montage bzw. Demontage durchführen.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache Niveauregelungsvorrichtung
zu schaffen, die bei gleichbleibenden Bauabmessungen einen größeren Dämpferhub ausführen
kann und deren Rückschlagventil einfach zu montieren und im fertig montierten Zustand
für den Fall einer Reparatur von außen her nach einem Druckgasablassen zu demontieren
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rückschlagventil
in dem aus dem Arbeitszylinder hinaustretenden Endbereich der Kolbenstange angeordnet
ist, wobei der Uldurchlässe aufweisende Ventil körper einen dem Innendurchmesser
der hohlen Kolbenstange entsprechenden Außendurchmesser aufweist und mit der Steuerhülse
über einen ersten Schnappring verbunden ist.
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Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß der Dämpfungskolben einer
Niveauregelungseinrichtung wesentlich vereinfacht werden kann und so im Prinzip
dem Dämpfungskolben eines normalen Stoßdämpfers angepaßt werden kann. Die Hubausnutzung
ist wesentlich günstiger, da bei der Ausführungsform nach der Erfindung eine kompaktere
und leichtere Einheit geschaffen wird. Die Montage des Rückschlagventiles erfolgt
schnell und sicher durch den Schnappverschluß, das bedeutet im Gegensatz zu verschraubten
Rückschlagventilen keine Einschraubzeit, kein Einhalten eines vorgeschriebenen Anzugsmomentes,
keine Körnersicherung oder Klebesicherung der Gewindeverbindung, und letztlich können
keine sich
vom Einschrauben bildende Spanpartikel lösen, die die
Ventil funktion beeinträchtigen.
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Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Ventilkörper
einen zweiten Schnappring aufweist und über den ersten und über einen mit Gewinde
versehenen Verschlußstopfen mit dem zweiten Schnappring in der Kolbenstange dicht
und axial unverschiebbar aufgenommen ist.
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Der auf diese Weise geschaffene Doppel-SchnappverschluR bildet zusammen
mit der Steuerhülse, dem Ventil und dem Verschlußstopfen eine Einheit, die nach
der Montage als komplettes Bauteil in die Kolbenstange eingebracht wird.
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Durch die Wahl des entsprechenden Außendurchmessers des Ventilkörpers
und des Innendurchmessers der Kolbenstange entsteht eine unlösbare Einheit.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erste Schnappring
in einer auf der Außenfläche der Steuerhülse und der Innenfläche des Ventilkörpers
angeordneten Nut und der zweite Schnappring in einer auf der Außenfläche eines zylindrischen
Ansatzes des Verschlußstopfens und der Innenfläche des Ventilkörpers angeordneten
weiteren Nut aufgenommen. Hierbei ist von Vorteil, daß bei einer derartigen Konstruktion
eine schnelle und einfache Serienmontage ohne Montagefehler möglich ist. Ein deutliches
hörbares Knacken weist auf die richtige Arretierung und somit dem richtigen Ventilspiel
hin. Nach dem Einschrauben des Verschlußstopfens zusammen mit dem Rückschlagventil
und der Steuerhülse in die hohle Kolbenstange ist die Schnappverbindung gegen Aufweiten
gesichert, da der Kolbenstangeninnendurchmesser eine solche Aufweitung nicht zuläßt.
Ein Dichtungsring dient als Abdichtung zwischen der hohlen Kolbenstange und dem
Verschlußstopfen.
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Weiterhin ist vorteilhaft, daß die unlösbare Schnappringverbindung
der Steuerhülse eine gewisse Mindestbeweglichkeit zuläßt, diese wird benötigt, um
sich der Pumpenstange kardanisch anzupassen und Toleranzen zu kompensieren. Ein
Klemmen und Fressen der Pumpenstange innerhalb der Steuerhülse
wird
auf diese Weise vermieden.
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Darüber hinaus ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, daß der Ventilkörper in der Kolbenstange durch den im Arbeitsraum und
über den Kanal wirkenden Oberdruck axial unverschiebbar gegen den Verschlußstopfen
gehalten wird.
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Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als Uldurchlaß
mindestens eine, in Längsrichtung verlaufende über einen Teil der Innenfläche des
Ventilkörpers sich erstreckende Ausnehmung vorgesehen ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführunosform weist das Rückschlagventil
im zylindrischen Innenraum des Ventilkörpers eine mit der Stirnfläche der Steuerhülse
zusammenarbeitende, federbelastete Ventilscheibe auf. Eine einwandfreie und sichere
Funktion des Ventiles läßt sich dadurch erreichen, daß auf der Stirnfläche des zylindrischen
Ansatzes des Verschlußstopfens sich ein der Zentrierung der Ventilfeder und/oder
der axialen Spielbegrenzung der Ventilscheibe dienender Ventileinsatz abstützt.
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Mit Vorteil ist vorgesehen5 daß der in hohlen Kolbenstange dichtend
aufgenommende Verschlußstopfen mit einem von außen zugänglichen Innensechskant versehen
ist. Damit ist zu der günstigen Anordnung des Rückschlagventiles am Kolbenstangenende
noch die Möglichkeit geschaffen, daß fehlerhafte Geräte von außen her nach dem Druckgasablassen
zu reparieren sind, ohne daß die Niveauregelungseinrichtung selbst geöffnet und
demontiert werden muß.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
näher erläutert.
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Es zeigt: Figur 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein
mit innerer Niveauregelung im Schnitt
Figur 2 einen Ausschnitt der
hohlen Kolbenstange zusammen mit dem Rückschlagventil, der Steuerhülse und dem Verschlußstopfen
im Schnitt Figur 3 einen Querschnitt durch das in Figur 2 gezeigte Rückschlagventil
Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines Ventils im Schnitt Die in Figur 1 dargestellte
Niveauregelungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bestehtim wesentlichen aus dem Arbeitszylinder
1 des Federbeins, in dem ein Dämpfungskolben 2 am Ende einer hohlen Kolbenstange
3 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der einen Seite durch einen Boden 4 und
auf der anderen Seite durch einen Deckel 5 abgeschlossen, durch den die hohle Kolbenstange
3 abgedichtet nach außen tritt. Der Boden 4 ist mittels eines Befestigungsstiftes
6 am Aufbau des Fahrzeuges und die Kolbenstange 3 mittels eines Befestigungsauges
7 an der Achse des Fahrzeuges in nicht gezeigter Weise befestigt. Der Arbeitszylinder
1 ist von einer ringförmigen, zum Teil mit U1 und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichskammer
umgeben, die durch eine Zwischenwand 8 in eine Hochdruckkammer 9 und eine Niederdruckkammer
lo unterteilt ist . Ein Hochdruckgaspolster 9 ist von einem Ulraum 11 durch eine
Membran 12 getrennt. In der Niederdruckkammer lo sind o1 und ein Niederdruckgaspolster
13 nicht voneinander getrennt. Der Ulspiegel 14 ist gestrichelt angedeutet. Im völlig
abgeregelten, d.h.
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im nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruckkammer lo
gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9.
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Der stirnseitige innere Arbeitsraum 16 zwischen Arbeitskolben 2 und
dem Boden 4 steht mit dem Ulraum 11 der Hochdruckkammer 9 über den Kanal in Verbindung.
Der stirnseitig zwischen dem Dämpfungskolben 2 und dem Deckel 5 angeordnete Arbeitsraum
18 arbeitet über Ventile des Dämpfungskolben 2 mit dem stirnseitigen Arbeitsraum
16 des Arbeitszylinders 1 zusammen.
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Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 19 durch ein elastisches Lager 20
befestigt, die zusammen mit einem im Hohlraum der Kolbenstange 3 befindlichen Steuerhülse
15 geschaffenen Pumpenzylinder 21 eine tilpumpe bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten
hervorgerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolbenstange
3 betätigen diese Ulpumpe, die ständig U1, gesteuert durch das Saugventil 22 aus
der Niederdruckkammer lo über das Druckventil 23, durch den Kanal 24 in den Arbeitszylinder
1 fördert. Dadurch werden der Dämpfungskolben 2, die Kolbenstange 3 mit der Steuerhülse
15 solange auswärts geschoben, bis Steueröffnungen 25 der Pumpenstange 19 eine Verbindung
zwischen dem mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und der Niederdruckkammer
lo freigeben. Dadurch setzt die Abregelfunktion ein. Das Druckventil 23 befindet
sich im Endbereich 26 der hohlen Kolbenstange 3 und ist durch den Verschlußstopfen
27 in der hohlen Kolbenstange 3 axial fixiert. Das Befestigungsauge 7 ist über ein
entsprechendes Gewinde mit der hohlen Kolbenstange 3 verbunden.
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In Figur 2 ist im vergrößerten Maßstab ein Ausschnitt der hohlen Kolbenstange
3 gezeigt, in deren Innenraum sich die Steuerhülse 15 befindet und zusammen mit
der Innenwandung der Kolbenstange 3 den Kanal 24 bildet. Das Druckventil 23 stützt
sich am Verschlußstopfen 27 ab, wobei die Dichtung 28 die Abdichtung des Innenraumes
der hohlen Kolbenstange 3 gegenüber der Atmosphäre gewährleistet. Der Verschlußstopfen
27 ist mit einem Gewinde 29 versehen und einem innensechskant 30.
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Das eigentliche Druckventil 23 besteht aus dem Ventilkörper 31, der
Ventilscheibe 32, der Ventilfeder 33 und dem der Ventilfederzentrierung und der
Spielbegrenzung dienenden Ventileinsatz 34. Der Ventil einsatz 34 kann aus Kunststoff
hergestellt werden und wird mit einem Ansatz 35 zur Zentrierung und Abstützung der
Ventilfeder 33 versehen. Die Steuerschrägen 36 sind vorgesehen, damit eine im Verhältnis
scharfe Kante zwischen der Steuerhülse 15 und der Ventilscheibe 32 entsteht, so
daß keine Schmutz- oder Spanpartikel
eingeklemmt werden können,
die die Funktion des Ventils beeinträchtigen würden.
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Die eigentliche Schnappverbindung zwischen dem Verschlußstopfen 27,
dem Druckventil 23 und der Steuerhülse 15 wird durch den ersten 37 und den zweiten
Schnappring 38 gewährleistet. Die Schnappringe 37 und 38 sind jeweils in einer Nut
aufgenommen, wobei der Außendurchmesser des Ventilkörpers 31 eine Aufweitung nicht
zuläßt. Aus diesem Grunde wird zur Montage zunächst eine Einheit aus dem Druckventil
23 der Steuerhülse 15 und dem Verschlußstopfen 27 iiber die Schnappringe 37 und
38 hergestellt und als gesamtes Bauteil in den Hohlraum der hohlen Kolbenstange
3 eingeschoben. Es entsteht nach erfolgter Montage eine in diesem Zustand unlösbare
Einheit. Für den Fall der Reparatur ist nach Demontage dieser Einheit das Druckventil
23 wie auch die Steuerhülse 15 lösbar.
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Zur Gewährleistung einer einwandfreien umströmung sind im Ventilkörper
31 in Axialrichtung verlaufende Uldurchlässe 39 angeordnet.
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Figur 3 zeigt einen Schnitt durch das Druckventil 23, wobei im Hohlraum
der hohlen Kolbenstange 3 der Ventilkörper 31 aufgenommen ist. Im Ventilkörper 31
sind in axialer Richtung die Uldurchlässe 39 angeordnet. Der Ventileinsatz 34 dient
zur Ventilspielbegrenzung.
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Die Figur 4 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der der Ventilkörper
31 über den Schnappring 37 mit der Steuerhülse 15 verbunden ist. Wie in Figur 2
bereits erwähnt, beinhaltet das Druckventil 23 auch hier die Ventilscheibe 32, die
Ventilfeder 33 und den Ventil einsatz 34. Die axiale Fixierung des Druckventils
23 wird durch den Oberdruck des Arbeitsraumes 16 erreicht. Dieser Oberdruck wirkt
ständig über den Kanal 24 auf den Teil 40 des Ventilkörpers 31. Das Ventil körperteil
40 ist gegenüber der hohlen Kolbenstange
3 durch den O-Ring 41
abgedichtet. Zwischen dem Teil 40 und dem Verschlußstopfen 27 ist eine Entiüftungsbohrung
42 vorgesehen, durch die gewährleistet wird, daß der Innendruck ständig größer tt
als der hinter dem Teil 40 herrschende Atmosphärendruck. Der Teil 40 des Ventilkörpers
31 ist mit einer abgerundeten Stirnfläche 43 verstehen, die eine punktförmige Abstützung
am Verschlußstopfen 27 gestattet. Der Verschlußstopfen 27 ist über ein Gewinde 29
mit der hohlen Kolbenstange 3 verbunden.
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Bezugszeichenliste 1 - Arbeitszylinder 2 - Dämpfungskolben 3 - hohle
Kolbenstange 4 - Boden 5 - Deckel 6 - Befestigungsstift 7 - Befestigungsauge 8 -
Zwischenwand 9 - HochdrucKkammer lo - Niederdruckkammer 11 - Ulraum 12 - Membran
13 - Niederdruckgaspolster 14 - Ulspiegel 15 - Steuerhülse 16 - innere Arbeitsraum
17 - Kanal 18 - Arbeitsraum 19 - Pumpenstange 20 - elastisches Lager 21 - Pumpenzylinder
22 - Saugventil 23 - Druckventil 24 - Kanal 25 - Steueröffnungen 26 - Endbereich
27 - Verschlußstopfen 28 - Dichtung 29 - Gewinde 30 - Innensechskant
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- Ventilkörper 32 - Ventilscheibe 33 - Ventilfeder 34 - Ventileinsatz 35 - Ansatz
zur Zentrierung der Feder 36 - Steuerschrägen 37 - Schnappring 38 - Schnappring
39 - Uldurchlässe 40 - Teil des Ventilkörpers 41 - O-Ring 42 - Entlüftungsbohrung
43 - Stirnfläche
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