DE3437098A1

DE3437098A1 - Stufenlos verstellbare hydropneumatische vorrichtung

Info

Publication number: DE3437098A1
Application number: DE19843437098
Authority: DE
Inventors: Herbert 5400 Koblenz Freitag; Castor Dipl.-Ing. Fuhrmann (Fh), 5441 Brachtendorf; Hans-Josef Dipl.-Ing. 5450 Neuwied Hosan
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1986-04-10
Anticipated expiration: 2004-10-11
Also published as: JPS6196227A; IT1182596B; FR2571460A1; IT8567852A1; IT8553920V0; ES8609065A1; BR8505022A; JPH0610489B2; US4709790A; ES547741A0; IT8567852A0; AU4828685A; FR2571460B1; DE3437098C2; AU567829B2

Description

STABILUS GMBH, KOBLENZ

Patent- und Gebrauchsmusterhl1fsaraneidung

Register Nr. 12 523

Stufenlos verstellbare hydropneumatI sehe Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine stufenlos verstellbare hydropneumatlsche Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-PS 20 2h 7^9 bekannt, wobei eine Trennwand In einem Inneren Te Π raum angeordnet Ist, welche ein Drosselrückschiagventl1 aufweist, das be! einer plötzlichen Stoßbelastung die von der Trennwand unterteilten Räume verschließt. Entsprechend dieser bekannten Konstruktion ist sowohl die Trennwand als auch ein Trennkolben, welcher eine Flüssigkeitsfüllung von einer unter Druck stehenden Gasfüllung trennt, zwischen Kolben und Behälterboden angeordnet. Eine solche Konstruktion ermöglicht es, daß beim plötzlichen Einfahren der Kolbenstange eine erwünschte hydraulische Blockierung der Kolbenstange gegenüber dem Behälter geschaffen wird, Indem der an den Gasraum angrenzende Teil raum abgesperrt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer stufenlos verstellbaren hydropneumatI sehen Vorrichtung, die einen Im Bereich des kolbenstangenaustrSttsseItigen Endes angeordneten Federraum aufweist, ein ungewolltes federnd wirkendes Ausschieben der Kolbenstange auch bei hohen, auf die Kolbenstange plötzlich ausgeübten Zugkräften zu vermelden. Die Vorrichtung soll dabei möglichst einfach im Aufbau sein und eine hohe Funktionssicherheit aufweisen»

It-

Indungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Trennkolben und die Trennwand In dem von der Kolbenstange durchsetzten Innenraum des Behälters angeordnet sind, während die Ventileinrichtung durch eine bei der Ausschubbewegung und vorgegebener Druckdifferenz schließende Blockiereinrichtung gebildet ist, welche mit der Kolbenstange zusammenwirkt. Dieses Zusammenwirken der Blockiereinrichtung mit der Kolbenstange gestattet einen sehr einfachen Aufbau und gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit der bei vorgegebener Druckdifferenz zwischen den TeNräumen schließenden Blockiereinrichtung. Entsprechend sind wenige Bauteile erforderlich, um bei einer derartigen Konstruktion bei plötzlich auf die Kolbenstange ausgeübten Zugkräften hohe BlockIerkräfte In Zugrichtung zu erzielen.

Erfindungsgemäß Ist die Blocklereinrichtung durch eine sich auf der Trennwand abstützende Nutringdichtung gebildet, die eine Dichtlippe aufweist, welche bei Druckgleichheit in den angrenzenden TeNräumen einen Durchflußquerschnitt mit der Kolbenstange bildet, Jedoch bei vorgegebenem Druckanstieg In dem von Kolben und Nutringdichtung begrenzten Teil raum diesen Durchflußquerschnitt verschließt. Diese Im Aufbau sehr einfache Nutringdichtung kann, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, eine an der Innenwand des Behälters anliegende äußere Dichtlippe besitzen^ welche zwischen der Trennwand und einer Stirnfläche einer axial auf der Innenwand des Behälters beweglichen, als Anschlag für den Kolben dienenden Büchse angeordnet ist. Die elastische äußere Dichtlippe der Hutringdichtung dient somit auf einfache Welse als elastischer Anschlag bei voll ausgefahrener Kolbenstange. Dadurch wird eine Doppel funkt Ion der Nutringdichtung geschaffen, wobei der von der äußeren Dichtlippe gebildete Zuganschlag so bemessen Ist, daß der Kolben bei Erwärmung der Im Raum zwischen Kolben und Behälterboden befindlichen öl füllung die öl ausdehnung aufnehmen kann. Der Druck in der hydropneumatlschen Vorrichtung steigt dabei lediglich um die Federkennung der äußeren Dichtlippe an.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist erfindungsgemäß die · Blocklereinrichtung eine In einer entsprechenden Aussparung der Trennwand angeordnete, axial bewegliche Druckscheibe auf, welche mit der einen Stirnfläche mit einem in der Trennwand Hegenden Dichtring zusammenwirkt und die axiale Bewegung der Druckscheibe durch einen mit der Trennwand verbundenen Anschlag begrenzt wird. Die Trennwand mit dem entsprechenden BlockierventΠ kann hierbei als Baueinheit vormontiert werden, wobei dieses Kompletteil bei der Hontage in den zy1Inderförmlgen Behälter elngesickt wi rd.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform wird die Blockiereinrichtung durch In der Trennwand angeordnete Bohrungen gebildet, welche bei Druckanstieg In dem vom Kolben und der Trennwand begrenzten Teilraum durch eine Ventilplatte verschlossen werden. Diese Ventilplatte wird, wie efn weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, durch eine gummi elastS sehe Scheibe gebildet, welche zwischen einer Klemmscheibe und a®r Trennwand eingespannt ist und bei Druckanstieg die Bohrungen verschließt.

Eine mechanische Blocklereinrichtung der Kolbenstange, die druckabhängig wirkt, wird erfindungsgemlß auf einfache Weise dadurch erhalten, daß In einer Aussparung der Trennwand eine Scheibe angeordnet Ist, welche bei Druckdifferenz zwischen den angrenzenden Teil räumen die Kolbenstange festklemmt«,

Anhand der In der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Flg. 1 einen Längsschnitt durch eine stufenlos verstellbare hydropneumatisehe Vorrichtung mit druckabhängig schlleßender Blockierelnrlchtung;

Flg. 2 die Ausführung einer mit der Trennwand verbundenen Blockterelnrichtung In vergrößerter Darstellung^

.6.

FIg. 3 eine Ausführungsform der Blocklereinrichtung, bei welcher die Trennwand mit Bohrungen versehen Ist, die bei Druckdifferenz von einer Ventllplatte verschlossen werden;

FIg. k eine In der Trennwand angeordnete, bei Druckdifferenz die Kolbenstange festklemmende Blocklereinrichtung.

Die In Flg. 1 gezeigte stufenlos verstellbare hydropneumatI sehe Vorrichtung besitzt einen zylInderförmlgen Behälter 1, der einerseits durch einen Behälterboden 2 verschlossen Ist und andererseits eine Führung und Dichtung für eine aus dem Behälter austretende Kolbenstange 3 aufweist. Ein Kolben ^ Ist fest mit der Kolbenstange 3 verbunden, wobei ein von außen willkürlich durch einen Ventilstößel 6 betätigbares Absperrventil 5 vorgesehen Ist. Im Bereich des kolbenstangenaustrIttsseItIgen Endes des Behälters 1 Ist ein Federraum 7 vorgesehen, der eine unter Druck stehende Gasfüllung oder mechanische Federelemente aufweist und damit auf einen axial beweglichen Trennkolben 8 einwirkt. Im Innern des Behälters 1 Ist Im Bereich des Behälterbodens 2 ein vom Kolben 4 begrenzter, flüsslgkeltsgefüi1ter Te 11 raum 9 vorgesehen, der mit einem kolbenstangense111gen Tellraum 10 bei geöffnetem Absperrventil 5 verbindbar Ist. Ein weiterer flüsslgkeltsgefül1ter Tellraum 11 wird einerseits von dem Trennkolben 8 und andererseits von einer Trennwand 12 begrenzt. Auf der dem kolbenstangenseltIgen Tellraum 10 zugekehrten Stirnfläche der Trennwand 12 liegt eine Nutringdichtung 13, die mit einer Inneren Dichtlippe l'f und einer äußeren Dichtlippe 15 versehen Ist. Zusammen mit der Außenfläche der Kolbenstange 3 bildet die Innere Dichtlippe Ik bei Druckglelchheit zwischen den Tellräumen 10 und 11 einen Durchflußquerschnitt 16. Eine als Anschlag für den Kolben 4 dienende Büchse 17, die mit Reibung axial beweglich auf der Innenwand des Zylinders 1 geführt ist, stützt sich mit der einen Stirnfläche gegen die äußere Dichtlippe 15 der Nutringdichtung 13 ab, wodurch ein elastischer Anschlag durch die äußere Dichtlippe 15 für den Kolben k gebildet wl rd.

Durch die im Federraum 7 auf den Trennkolben 8 ausgeübte Kraft wird die Flüssigkeitsfüllung in den Te 11 räumen 9, 10 und 11 vorgespannt, so daß bei geöffnetem Absperrventil 5 eine Ausschubkraft auf die Kolbenstange 3 ausgeübt wird, die dem Produkt aus Druck der FlüssigkeItsfüllung und Querschnittsfläche der Kolbenstange 3 entspricht. Damit kann bei geöffnetem Absperrventil 5 die gewünschte Ausschublänge der Kolbenstange 3 eingestellt v/erden. Nach Erreichen der gewünschten Stellung wird das Absperrventil 5 durch Loslassen des Venti1 stößels 6 verschlossen_; wobei der Kolben 5 und damit die Kolbenstange 3 hydraulisch blockiert wird. In der Einschubrichtung der Kolbenstange 3 kann auch bei großer Kraft in dieser Richtung der Kolben h infolge der Inkompresslbi1ität der Flussigke!tsfQlIung im Teilraum 9 nicht bzw. nicht nennenswert eingeschoben werden. Wirkt dagegen eine Zugkraft auf die Kolbenstange 3, so übt die Fluss!gkeitsfüllung in den Teil räumen 10 und 11 eine der Federkraft des Federraumes 7 entgegengesetzt gerichtete Kraft aus, so daß bei Überschreiten dieser Federkraft der Kolben h und damit die Kolbenstange 3 federnd ausgezogen werden kann. Insbesondere bei Verwendung derartiger stufenlos verstellbarer hydropneumat5 scher Vorrichtungen für Kraftfahrzeugsitze ist dies beim Auftreten großer Kräfte, wie sie beispielsweise bei einem Auffahrunfall auf die Sitzlehne ausgeübt werden können, nachteilig. Um diese Federwirkung bei plötzlich auftretenden großen Kräften zu verhindern, wird bei einer plötzlichen Zugbeanspruchung der Kolbenstange 3 der Druck im Teil raum 10 ansteigen, wodurch die DIchtlSppe lh gegen die Außenwand der Kolbenstange 3 gedrückt wird und damit den Durchflußquerschnitt 16 verschließt. Ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Tel!räumen 10 und 11 Ist dann nicht mehr gegeben, so daß eine hydraulische Blockierung des Kolbens h und damit der Kolbenstange 3 vorhanden ist. Dementsprechend kann auch bei stark einwirkender Kraft auf die Fahrzeugsitzlehne diese nScht ausweichen. Beim Nachlassen der Zugkraft auf die Kolbenstange erfolgt ein Druckabbau im Tei1 raum 10 und bei Druckgleichheit zwischen den Teilräumen 10 und 11 kehrt die Dichtläppe lh In die In FIg. 1 gezeichnete Position zurück«, Bei voll ausgefahrener

• Ρ-

Kolbenstange 3 legt sich der Kolben k mit der Stirnfläche gegen die als Anschlag wirkende Büchse 17 an, wobei die äußere Dicht-1Ippe 15 der Nutringdichtung 13 den elastischen Anschlagpuffer bildet. Hierbei Ist die äußere Dichtlippe 15 so bemessen, daß der Kolben k In AnschlagposltIon bei Erwärmung der ölfüllung Im Teil raum 9 auch bei maximal auftretender Temperaturänderung die öl ausdehnung aufnehmen kann und In Zugrichtung auswandert. Der Druck Im Teil raum 9 steigt dann lediglich um die Federkennung entsprechend der Federwirkung der äußeren Dichtlippe 15. Die Nutringdichtung 13 bildet dementsprechend mit der mit der Kolbenstange 3 zusammenwirkenden Dichtlippe l*t die bei Druckdifferenz schließende Blockiereinrichtung, dient ferner als Abdichtung gegenüber der Innenwand des Behälters 1 und als elastischer Anschlag mit der äußeren Dichtlippe 15.

Die In Fig. 2 gezeigte Ausführungsform einer Zugblockierung besteht aus einer Trennwand 18, welche mit einer Aussparung versehen Ist, In der eine axial bewegliche Druckscheibe 19 angeordnet Ist. Zwischen einer Inneren Stirnfläche der Trennwand 18 und einer Stirnfläche der Druckscheibe 19 befindet sich ein Dichtring 21, welcher In der gezeigten Position durch die Druckscheibe 19 so vorgespannt ist, daß damit der Durchlaßquerschnitt zwischen der nicht eingezeichneten Kolbenstange und den von der Trennwand 18 getrennten Teilräumen verschlossen wird. Dies geschieht im vorliegenden Fall ebenso, wie In Flg. 1 beschrieben, durch den Druckanstieg In dem Teil raum, welcher die Druckscheibe 19 gegen den Dichtring 21 drückt. Zur Begrenzung der Axialbewegung der Druckscheibe 19 bei Druckglelchhelt In den angrenzenden Tel!räumen Ist ein Anschlag 20 in der Trennwand 18 vorgesehen, der beispielsweise durch einen Sicherungsring gebildet Ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform Ist gemäß Flg. 3 die druckabhängig wirkende Zugblocklereinrichtung durch eine Trennwand 22 gebildet, die Bohrungen 23 aufweist, während eine Ventilplatte 24, die beispielsweise durch eine gummlelastI sehe Scheibe ge-

bildet 1st, von einer Klemmscheibe 25 bei DruckgleIchheIt zwischen den angrenzenden Arbeitsräumen in geöffneter Stellung gehalten wird. Die Druckscheibe 25 ist im Bereich des inneren Durchmessers mit Durchbrechungen versehen, so daß bei Druckanstieg In dem der Klemmscheibe 25 zugekehrten Teilraum die Ventilplatte 24 die Bohrungen 23 verschließt und dadurch die Zugblockierung des Kolbens und der Kolbenstange bewirkt.

Eine mechanisch wirkende Zugblockierung zeigt Fig. 4. Diese besteht aus der Trennwand 26, In deren Aussparung eine als Klemmring wirkende Scheibe 27 vorgesehen Ist, welche von einer Feder 29 gegen einen Sicherungsring 28 gedruckt wird. Diese Scheibe ist axial beweglich In der Aussparung und legt sich bei Druckanstieg In dem sIcherungsrIngse11igen Te I1 raum am äußeren Durchmesser gegen eine Anlage 30, so daß bei plötzlicher Zugbeanspruchung die Scheibe 27 gegen die Feder 29 gedruckt wird und infolge Abstützung an der Anlage 30 leicht kippt und somit die nicht eingezeichnete Kolbenstange festklemmt.

Die Befestigung der In den Figuren gezeigten Trennwände 12, 18, 22 und 26 im Behälter erfolgt durch entsprechende Sicken Im Behälter 1, die In eine entsprechende Nut am äußeren Umfang der Trennwand eingreifen oder die Trennwand wird In axialer Richtung durch zwei der axialen Höhe entsprechende Sicken gehalten. Die Ausführungsformen nach den Figuren 2, 3 und 4 gestatten eine Vormontage der Zugblockiereinrichtung, wobei die entsprechende Trennwand mit der Blockiereinrichtung zu einem Bauteil vereinigt und dann als Kompletten In das Behälterrohr elngeslckt wird.

FRP-I Be/Bb3
21.08.84

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Stufenlos verstellbare hydropneumat1 sehe Vorrichtung, bestehend aus einem zyl1nderförmlgen Behälter, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet und mittels eines willkürlich betätigbaren Absperrventils einen mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum In zwei Teilräume verbindbar unterteilt, während ein Federraum, der eine unter Druck stehende Gasfüllung oder mechanische Federelemente aufweist, vorzugsweise durch einen Trennkolben abgedichtet zu einem TeIl raum angeordnet Ist und in dem von dem Trennkolben begrenzten Te 11 raum eine axial In dem zylInderförmlgen Behälter befestigte Trennwand vorgesehen ist, welche eine Ventil e Inrlchtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (8) und die Trennwand (12, 18, 22, 26) 5n dem von der Kolbenstange (3) durchsetzten Innenraum CTe11 räume 10, 11) des Behälters CD angeordnet sind, während die Ventil einrichtung durch eine bei der Ausschubbewegung und vorgegebener Druckdifferenz schließende Blockiereinrichtung gebildet ist, welche mit der Kolbenstange C3) zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocklereinrichtung durch eine sich auf der Trennwand C12) abstützende Nutringdichtung C13) gebildet 1st, die eine Dichtlippe Cl¹O aufweist, welche bei Druckgleichheit in den angrenzenden Teil räumen ClO, 11) einen Durchflußquerschnitt C16) mit der Kolbenstange C3) bildet, jedoch bei vorgegebenem Druckanstieg in dem von Kolben C5) und Nutringdichtung C13) begrenzten Tei1 raum ClO) diesen Durchflußquerschnitt C16) verschließt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutringdichtung C13) eine an der Innenwand des Behälters CD anliegende äußere Dichtlippe C15) aufweist, welche zwischen der Trennwand C12) und einer Stirnfläche einer axial auf der Innenwand des Behälters Cl) be-

weglichen, als Anschlag für den Kolben (Ό dienenden Büchse (17) angeordnet Ist.

*t·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocklereinrichtung eine In einer entsprechenden Aussparung der Trennwand C18D angeordnete axial bewegliche Druckscheibe C19) aufweist, welche mit der einen Stirnfläche mit einem In der Trennwand (18) liegenden Dichtring (21) zusammenwirkt und die axiale Bewegung der Druckscheibe (19) durch einen mit der Trennwand (18) verbundenen Anschlag (20) begrenzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocklereinrichtung durch In der Trennwand (22) angeordnete Bohrungen (23) gebildet wtrd, welche bei Druckanstieg In dem von Kolben (¹O und der Trennwand (22) begrenzten TeN-raum (10) durch eine Ventllplatte (2¹I-) verschlossen werden.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventllplatte (2*t) durch eine gummlel ast I-sche Scheibe gebildet wird, welche zwischen einer Klemmscheibe (25) und der Trennwand (22) eingespannt Ist und bei Druckanstieg die Bohrungen (23) verschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocklereinrichtung durch eine In einer Aussparung der Trennwand (26) angeordnete Scheibe (27) gebildet Ist, welche bei Druckdifferenz zwischen den angrenzenden TeIl räumen die Kolbenstange festklemmt.

FRP-I Be/Bb5
21.08.84