DE3937167A1

DE3937167A1 - Hydraulic pneumatic piston-cylinder for vehicle shock absorber - uses piston requiring no seals to reduce friction effects, linked to pneumatic pressure reservoir

Info

Publication number: DE3937167A1
Application number: DE19893937167
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Dr Runkel
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1991-05-16

Abstract

The hydropneumatic piston cylinder unit comprises a cylinder closed at one end (4), having a cylinder cavity (6) filled with an hydraulic medium. Into this is inserted through the open end of the cylinder a piston (8) attached to a piston rod (12). The cylinder cavity is hydraulically joined to a pneumatic spring reservoir (9). The piston is formed as a circumferentially seal-free immersion piston (30) within the cylinder cavity. USE/ADVANTAGE - Piston-cylinder unit for a vehicle shock absorber in which internal friction is kept to a minimum.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydropneumatische Kolbenzylindereinheit, insbesondere zur Verwendung als Kfz- Stoß- und Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem einen dig geschlossenen Zylinder und einem in dessen mit einem Hydraulikmedium gefüllten Zylinderraum axialbeweglich geführten, mit einer abgedichtet aus dem offenen Ende des Zylinders nach außen geführten Kolbenstange verbundenen Kolben, wobei der Zylinderraum hydraulisch mit einem pneu matischen Federspeicher verbunden ist.The present invention relates to a hydropneumatic Piston cylinder unit, in particular for use as a motor vehicle Shock and vibration damper, consisting of one dig closed cylinder and one in its with one Hydraulic medium filled cylinder space movable axially guided, with a sealed off the open end of the Cylinder connected to the outside piston rod Piston, the cylinder chamber hydraulically with a pneu matical spring accumulator is connected.

Eine derartige Kolbenzylindereinheit ist aus der DE-OS 36 13 677 bekannt. Hierbei ist der pneumatische Federspeicher intern, innerhalb der hohl ausgebildeten Kolbenstange un tergebracht, wobei ein Ausgleichsraum über einen freibe weglichen Trennkolben von einer pneumatischen Federkammer getrennt ist. Dabei ist der Ausgleichsraum auf der dem Kolben zugekehrten Seite des Trennkolbens angeordnet und mit dem Zylinderraum über axiale Strömungsöffnungen des Kolbens verbunden, so daß bei Bewegungen des Kolbens Hy draulikmedium zwischen dem Zylinderraum und dem Ausgleichs raum hin- und herströmt. Eine Strömung in den Ausgleichs raum hinein verursacht beim Einfedern eine axiale Verschie bung des Trennkolbens in Richtung der mit kompressiblem Medium gefüllten Federkammer, wodurch sich deren Volumen verringert. Durch diese Komprimierung wird ein Druckan stieg und damit eine pneumatische Federwirkung in der Federkammer hervorgerufen, so daß zum Ausfedern der erhöhte Druck in der Federkammer den Trennkolben zurückverschiebt, wodurch das Hydraulikmedium aus dem Ausgleichsraum zurück in den Zylinderraum verdrängt wird.Such a piston-cylinder unit is from DE-OS 36 13 677 known. Here is the pneumatic spring mechanism internally, inside the hollow piston rod brought in, an equalization room over a free movable separating piston from a pneumatic spring chamber is separated. The compensation room is on the Piston facing side of the separating piston and with the cylinder space via axial flow openings of the Piston connected so that when the piston moves Hy dielectric medium between the cylinder chamber and the compensation space flows back and forth. A flow in the balance space inside causes an axial displacement when deflected Exercise the separating piston in the direction of the compressible Medium-filled spring chamber, which increases its volume decreased. This compression causes a pressure to be applied rose and thus a pneumatic spring action in the Spring chamber caused, so that the increased rebound Pressure in the spring chamber pushes the separating piston back, causing the hydraulic medium to return from the compensation space is displaced into the cylinder space.

Bei der bekannten Kolbenzylindereinheit ist nun der Kolben über mehrere Kolbendichtringe umfänglich gegen den Zylinder abgedichtet, wodurch aber eine hohe Haft- und Gleitreibung bei der Kolbenbewegung auftritt, so daß sich diese Kolben zylindereinheit nur für bestimmte Anwendungsfälle, und zwar insbesondere für sehr hohe Belastungen eignet, so daß dann die inneren Reibungskräfte nicht so stark "ins Gewicht fallen". Für ein komfortables Federungsverhalten in Kraft fahrzeugen ist es jedoch erforderlich, sehr leichtgängige und schnell ansprechende Kolbenzylindereinheiten zur Verfü gung zu haben. Ferner ist die bekannte Kolbenzylinderein heit aufgrund der genannten Kolbendichtungen auch konstruk tiv relativ aufwendig und daher teuer, da eine genaue Fer tigung mit geringen Toleranzen erforderlich ist.The piston is now in the known piston-cylinder unit circumferentially against the cylinder via several piston sealing rings sealed, but this creates a high static and sliding friction occurs during the piston movement, so that these pistons cylinder unit only for certain applications, namely particularly suitable for very high loads, so that then the internal frictional forces are not so important fall ". For comfortable suspension behavior in force vehicles, however, it is required to run very smoothly and quickly responding piston cylinder units are available to have. Furthermore, the known piston cylinder is on unit due to the piston seals mentioned tiv relatively complex and therefore expensive because an accurate Fer adjustment with small tolerances is required.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kol benzylindereinheit der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einfach und preiswert herstellbar ist, und bei der die innere Reibung auf ein Minimum reduziert werden kann. The invention is therefore based on the object, a Kol to create gas cylinder unit of the generic type, the is simple and inexpensive to manufacture, and in which the internal friction can be reduced to a minimum.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Kolben als umfänglich abdichtungsfrei in dem Zylinderraum geführ ter Tauchkolben ausgebildet ist. Die Kolbenzylindereinheit ist aufgrund dieses Tauchkolbens, auch Plunger genannt, und durch die sich hierdurch erübrigende(n) Umfangsdichtung(en) sehr kostengünstig herstellbar. Bei der Kolbenbewegung tritt vorteilhafterweise nur eine sehr geringe, durch die Kolbenführung und die Abdichtung der Kolbenstange gegen den Zylinder bedingte Reibung auf, was vorteilhafterweise zu einem sehr hohen Federungskomfort führt. Auch geringe Stöße reichen hierdurch aus, die durch die Erfindung äußerst geringe Haftreibung (Losbrechmoment) zu überwinden. Demzu folge eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenzylinderein heit besonders gut als Kfz-Stoß- und Schwingungsdämpfer (Federbein).According to the invention this is achieved in that the piston performed as a seal-free in the cylinder space ter plunger is formed. The piston cylinder unit is due to this plunger, also called plunger, and due to the unnecessary circumferential seal (s) very inexpensive to manufacture. When the piston moves advantageously occurs only a very small, through which Piston guide and the sealing of the piston rod against the Cylinder-related friction on what is advantageous too leads to a very high level of suspension comfort. Even minor impacts are sufficient, which are extremely by the invention to overcome low static friction (breakaway torque). For that consequently the piston cylinder according to the invention is suitable is particularly good as a vehicle shock and vibration damper (Shock absorber).

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims and the following description included.

Es werden in anderen Bereichen der Technik zwar bereits Hydraulikzylinder mit Tauchkolben verwendet, wie beispiels weise als Hydraulikantrieb in Werkstoffprüfmaschinen. Da es jedoch hier ausschließlich auf eine Kraftübertragung an kommt, wohingegen bei Stoß- und Schwingungsdämpfern in der Kfz-Technik die Führungseigenschaften, d.h. die Aufnahme von Querkräften, von wesentlicher Bedeutung sind, lag eine Anwendung auf eine hydropneumatische Kolbenzylindereinheit der gattungsgemäßen Art nicht nahe.There are already other areas of technology Hydraulic cylinder with plunger used, such as as a hydraulic drive in materials testing machines. There however, it only relies on a power transmission comes, whereas shock and vibration dampers in the Automotive technology the leadership characteristics, i.e. the recording of transverse forces that are essential was one Application on a hydropneumatic piston-cylinder unit not close to the generic type.

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung bei spielhaft näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention in the following be explained in more playful ways.

In jeder der Fig. 1 bis 3 ist hierzu in stark vereinfach ter, prinzipieller Längsschnittdarstellung eine Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenzylindereinheit zusammen mit einer externen Hydraulik-Beschaltung darge stellt, wobei in den verschiedenen Zeichnungsfiguren gleiche bzw. sich funktionell entsprechende Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.In each of FIGS. 1 to 3, this is a very simplified, basic longitudinal sectional view of an embodiment of a piston-cylinder unit according to the invention together with an external hydraulic circuit Darge, with the same or functionally corresponding parts in the different drawing figures each with the same reference numerals are designated.

Wie sich zunächst aus allen Zeichnungsfiguren ergibt, be steht eine erfindungsgemäße Kolbenzylindereinheit 2 aus einem einseitig offenen Zylinder 4 und einem in einem Zylinderraum 6 axialbeweglich geführten Kolben S. Der Zylinderraum 6 ist hydraulisch mit einem pneumatischen Federspeicher 9 verbunden, der in den dargestellten, bevor zugten Ausführungsformen intern, innerhalb der Kolbenzylin dereinheit 2 untergebracht ist. Der Kolben S ist mit einer hohlzylindrischen, über eine Umfangsdichtung 10 des Zylin ders 4 abgedichtet aus dem offenen Ende des Zylinders 4 geführten Kolbenstange 12 verbunden. An ihrem freien, aus dem Zylinder 4 nach außen ragenden Ende ist die Kolbenstan ge 12 geschlossen ausgebildet und besitzt hier ein Befesti gungselement 14 beispielsweise mit einer Befestigungsöff nung 16. Der Zylinder 4 ist an seinem dem offenen Ende gegenüberliegenden Ende ebenfalls geschlossen ausgebildet und besitzt hier ebenfalls ein Befestigungselement 18 bei spielsweise mit einer Befestigungsöffnung 20. In den dar gestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die erfindungsgemäße Kolbenzylindereinheit 2 als Stoß und Schwingungsdämpfer z. B. in einem Kraftfahrzeug verwen det, wobei insbesondere die Kolbenstange 12 über ihr Befe stigungselement 14 mit einem nicht dargestellten Fahrzeug rahmen (gefederte Masse) und der Zylinder 4 über sein Befestigungselement 18 beispielsweise mit einem strichpunk tiert angedeuteten Fahrzeugrad 21 (ungefederte Masse) verbunden werden.As initially results from all drawing figures, be is a piston-cylinder unit of the invention 2 made of a unilaterally open cylinder 4 and an axially movably guided in a cylinder chamber 6 piston S. The cylinder chamber 6 is hydraulically connected to a pneumatic spring 9, the ferred in the illustrated before Embodiments internally, housed within the Kolbenzylin dereinheit 2 . The plunger S is sealed with a hollow cylindrical, via a peripheral seal 10 of the Zylin DERS 4 4 guided piston rod 12 is connected from the open end of the cylinder. At its free end projecting out of the cylinder 4 , the piston rod 12 is formed closed and here has a fastening supply element 14, for example with a fastening opening 16 . The cylinder 4 is also closed at its end opposite the open end and here also has a fastening element 18 for example with a fastening opening 20th In the presented preferred embodiments of the invention, the piston-cylinder unit 2 according to the invention is used as a shock and vibration damper. B. det in a motor vehicle, in particular the piston rod 12 via its fastening element 14 with a vehicle frame (not shown) (sprung mass) and the cylinder 4 via its fastening element 18, for example with a dash-dot indicated vehicle wheel 21 (unsprung mass) are connected .

Innerhalb der hohlzylindrischen Kolbenstange 12 ist ein Trennkolben 22 schwimmend, d. h. axial freibeweglich, ge führt. Dieser Trennkolben 22 trennt innerhalb der Kolben stange 12 einen Ausgleichsraum 24 von einer Federkammer 26. Somit bilden der Ausgleichsraum 24, der Trennkolben 22 und die Federkammer 26 den hier vorzugsweise internen Feder speicher 9. Der Trennkolben 22 ist über mindestens eine Umfangsdichtung 28 gegen die Innenumfangsfläche der Kolben stange 12 abgedichtet. Die Federkammer 26 ist mit einem kompressiblen Medium, insbesondere mit einem Gas, gefüllt. Für besonders hohe Drücke eignet sich darüber hinaus insbe sondere Silikon. Die Zylinderkammer 10 und der Ausgleichs raum 24 sind mit einem inkompressiblen Hydraulikmedium ge füllt und stehen während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Kolbenzylindereinheit 2 miteinander in Verbindung, so daß durch die Bewegung des Kolbens 6 verdrängtes Hydrau likmedium zwischen diesen Räumen hin- und herströmen kann. Dies wird im folgenden noch näher erläutert.Within the hollow cylindrical piston rod 12 , a separating piston 22 is floating, ie axially freely movable, leads. This separating piston 22 separates rod 12 within the piston a compensation chamber 24 from a spring chamber 26th Thus, the compensation chamber 24 , the separating piston 22 and the spring chamber 26 form the preferably internal spring memory 9th The separating piston 22 is sealed by at least one circumferential seal 28 against the inner circumferential surface of the piston rod 12 . The spring chamber 26 is filled with a compressible medium, in particular with a gas. For particularly high pressures, silicone is also particularly suitable. The cylinder chamber 10 and the compensating chamber 24 are filled with an incompressible hydraulic medium and are in communication with each other during the intended use of the piston-cylinder unit 2 , so that displaced hydrau lik medium can flow back and forth between these spaces by the movement of the piston 6 . This is explained in more detail below.

Erfindungsgemäß ist nun der Kolben 8 als umfänglich abdich tungsfrei in dem Zylinderraum 6 geführter Tauchkolben 30 (Plunger) ausgebildet, der den Zylinderraum 6 in einen er sten Teilraum 6a und einen zweiten Teilraum 6b unterteilt. Der erste Teilraum 6a ist zwischen dem Tauchkolben 30 und dem geschlossenen Ende des Zylinders 4 angeordnet. Der zweite Teilraum 6b umschließt die Kolbenstange 12 ringför mig, und zwar zwischen dem Tauchkolben 30 und dem offenen Ende des Zylinders 4 bzw. der Umfangsdichtung 10, die vor zugsweise im Bereich eines sich radial nach innen erstrek kenden Zylinder-Ringbundes 32 angeordnet ist. Dabei ist es jedoch wesentlich, daß die beiden Zylinder-Teilräume 6a, 6b über sich axial "an dem Tauchkolben 30 vorbei" erstreckende Passagen 34 miteinander verbunden sind bzw. ineinander übergehen. Somit wird erfindungsgemäß bei axialen Relativ bewegungen zwischen dem Tauchkolben 30 und dem Zylinder 4 ein dem Kolbenhub mal Querschnitt der Kolbenstange 12 ent sprechendes Volumen des Hydraulikmediums in Strömung zwi schen dem Zylinderraum 6 und dem Ausgleichsraum 24 ver setzt. Hierdurch wird der schwimmend geführte Trennkolben 22 ebenfalls axial bewegt, wodurch sich das Volumen der Federkammer 26 entsprechend ändert, woraus eine Druckände rung und damit eine pneumatische Federwirkung resultiert.According to the invention, the piston 8 is now formed as a circumferentially sealing-free plunger 30 (plunger) guided in the cylinder chamber 6 , which plunger divides the cylinder chamber 6 into a first sub-chamber 6 a and a second sub-chamber 6 b. The first subspace 6 a is arranged between the plunger 30 and the closed end of the cylinder 4 . The second compartment 6 b surrounds the piston rod 12 ringför shaped, between the plunger 30 and the open end of the cylinder 4 or the circumferential seal 10 , which is preferably arranged in the region of a radially inwardly extending cylinder collar 32 . However, it is essential that the two cylinder subspaces 6 a, 6 b are connected to one another or merge into one another via passages 34 extending axially “past the plunger 30 ”. Thus, according to the invention, in the case of axial relative movements between the plunger 30 and the cylinder 4, a volume of the hydraulic medium corresponding to the piston stroke times the cross section of the piston rod 12 is set in flow between the cylinder chamber 6 and the compensation chamber 24 . As a result, the floating separating piston 22 is also moved axially, causing the volume of the spring chamber 26 to change accordingly, resulting in a pressure change and thus a pneumatic spring action.

Für die spezielle Anwendung der erfindungsgemäßen Kolbenzy lindereinheit 2 als Kfz-Stoß- und Schwingungsdämpfer ist die Führung des Tauchkolbens 30 innerhalb des Zylinders 4 ein wesentlicher Aspekt, um auftretende Querkräfte aufneh men zu können. Hierzu besitzt der Tauchkolben 30 in den dargestellten Ausführungsbeispielen mehrere über seinen Umfang verteilt angeordnete, radiale Führungsansätze 36, mit denen der Tauchkolben 30 über die Innenfläche des Zy linders 4 gleitet. Jeweils zwischen den Führungsansätzen 36 sind die oben erwähnten Passagen 34 gebildet. Die beschriebene, erfindungsgemäße Führung des Tauchkolbens 30 gewährleistet in Verbindung mit der Führung der Kolben stange 12 in der Umfangsdichtung 10 des Zylinder-Ringbundes 32 eine hohe Stabilität der Kolbenzylindereinheit 2.For the special application of the piston cylinder unit 2 according to the invention as a motor vehicle shock and vibration damper, the guidance of the plunger 30 within the cylinder 4 is an essential aspect in order to be able to absorb lateral forces that occur. For this purpose, the plunger 30 in the illustrated embodiments has a plurality of radial guide projections 36 distributed over its circumference, with which the plunger 30 slides over the inner surface of the cylinder 4 . The passages 34 mentioned above are formed in each case between the guide lugs 36 . The described guide of the plunger 30 according to the invention ensures, in conjunction with the guide of the piston rod 12 in the circumferential seal 10 of the cylinder collar 32, a high stability of the piston-cylinder unit 2 .

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Ausgleichsraum 24 innerhalb der Kolbenstange 12 auf der dem Tauchkolben 30 zugekehrten Seite des Trennkolbens 22 angeordnet. Dabei ist hier der Zylinderraum 6 intern mit dem Ausgleichsraum 24 verbunden, und zwar erfindungsgemäß über vorzugsweise zwei axiale Strömungsöffnungen 38, wobei diese Strömungs öffnungen 38 in einer bevorzugten Ausführung mit gegenläu fig arbeitenden Dämpfungsventilen 40 ausgestattet sind. Ferner besitzt die Kolbenzylindereinheit 2 in der Ausfüh rung nach Fig. 1 einen in den Zylinderraum 6 mündenden Anschluß 42 für eine externe Leitungsverbindung 44. Dieser Anschluß 42 ist vorzugsweise im freien, nach außen geführ ten Endbereich der Kolbenstange 12 angeordnet und mündet über einen sich axial durch die Wandung der Kolbenstange 12 sowie durch den Tauchkolben 30 erstreckenden Kanal 46 in den Zylinderraum 6. Dieser Anschluß 42 dient - wie im folgenden noch näher erläutert wird - zur Niveaueinstellung durch Zuführen bzw. Entnahme von Hydraulikmedium.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the compensation chamber 24 is arranged inside the piston rod 12 on the side of the separating piston 22 facing the plunger 30 . The cylinder chamber 6 thereby here is internally connected to the compensation chamber 24, and although the invention fitted over preferably two axial flow openings 38, said flow openings 38 in a preferred embodiment with any opposite fig working damping valves 40th Furthermore, the piston-cylinder unit 2 in the embodiment according to FIG. 1 has a connection 42 opening into the cylinder space 6 for an external line connection 44 . This connection 42 is preferably arranged in the free, outwardly guided end region of the piston rod 12 and opens out via a channel 46 extending axially through the wall of the piston rod 12 and through the plunger 30 into the cylinder space 6 . This connection 42 is used - as will be explained in more detail below - for level adjustment by supplying or removing hydraulic medium.

Auch in der Ausführung nach Fig. 2 ist der Ausgleichsraum 24 auf der dem Tauchkolben 30 zugekehrten Seite des Trenn kolbens 22 angeordnet. Allerdings ist hier der Ausgleichs raum 24 mit dem Zylinderraum 6 extern verbindbar, wozu einerseits in den Zylinderraum 6 der oben bereits erwähnte Anschluß 42 über den axialen Kanal 46 mündet. Andererseits mündet auch in den Ausgleichsraum 24 ein Anschluß 50 für eine externe Leitungsverbindung 52, und zwar über einen weiteren axialen Kanal 54 der Kolbenstange 12. Dabei sind die beiden Anschlüsse 42 und 50 vorzugsweise im freien Endbereich der Kolbenstange 12 angeordnet.Also in the embodiment of FIG. 2, the compensation chamber 24 is arranged on the plunger 30 facing side of the separator piston 22. However, here the compensating chamber 24 can be connected externally to the cylinder chamber 6 , for which purpose, on the one hand, the above-mentioned connection 42 opens into the cylinder chamber 6 via the axial channel 46 . On the other hand, a connection 50 for an external line connection 52 also opens into the compensation chamber 24 , specifically via a further axial channel 54 of the piston rod 12 . The two connections 42 and 50 are preferably arranged in the free end region of the piston rod 12 .

Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2, wobei allerdings der Ausgleichsraum 24 hier auf der dem Tauchkolben 30 abgekehrten Seite des Trennkolbens 22 angeordnet ist. Demzufolge ist der den Anschluß 50 mit dem Ausgleichsraum 24 verbindende Kanal 54 hier kürzer ausgebildet.The embodiment according to FIG. 3 corresponds essentially to that according to FIG. 2, but the compensation chamber 24 is here arranged on the side of the separating piston 22 facing away from the plunger 30 . As a result, the channel 54 connecting the connection 50 to the compensation chamber 24 is shorter here.

In allen Ausführungsbeispielen besitzt die Kolbenzylinder einheit 2 erfindungsgemäß auch einen in die Federkammer 26 mündenden Füll-Anschluß 56, der vorzugsweise ebenfalls im nach außen geführten Endbereich der Kolbenstange 12 ange ordnet ist. Dieser Füll-Anschluß 56 mündet dabei über einen sich durch die Kolbenstange 12 erstreckenden Kanal 58 in die Federkammer 26. In den Ausführungen nach Fig. 1 und 2, bei denen die Federkammer 26 auf der dem Kolben S abge kehrten Seite des Trennkolbens 22 angeordnet ist, erstreckt sich der Kanal 58 des Füll-Anschlusses 56 lediglich durch das Befestigungselement 14 und mündet auf der dem Trennkol ben 22 axial gegenüberliegenden Seite in die Federkammer 26, und zwar vorzugsweise im Bereich einer dem Trennkolben 22 gegenüberliegend angeordneten Vertiefung 60. Diese Vertiefung 66 gewährleistet auch im Endanschlag des Trenn kolbens 22 noch ein Restvolumen des pneumatischen Mediums, so daß ein unzulässig hohes Ansteigen des Druckes vorteil hafterweise vermieden wird. Hierzu trägt auch eine vor zugsweise vorgesehene axiale Vertiefung 62 auf der der Federkammer 26 zugekehrten Seite des Trennkolbens 22 bei. In der Ausführung nach Fig. 3, in der die Federkammer 26 auf der anderen Seite, d. h. auf der dem Kolben 8 zugekehr ten Seite des Trennkolbens 22, angeordnet ist, erstreckt sich der Kanal 58, ausgehend von dem Füllanschluß 56, axial durch die Wandung der Kolbenstange 12 bis in den dem Kolben 8 zugekehrten Endbereich der Federkammer 26. Auch hier sind wiederum in der Federkammer 26 die dem Trennkolben 22 gegenüberliegende Vertiefung 60 sowie in dem Trennkolben 22 die der Federkammer 26 zugekehrte Vertiefung 62 angeordnet.In all exemplary embodiments, the piston-cylinder unit 2 also has, according to the invention, a filling connection 56 opening into the spring chamber 26 , which is also preferably arranged in the outwardly directed end region of the piston rod 12 . This filling connection 56 opens into the spring chamber 26 via a channel 58 which extends through the piston rod 12 . In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, in which the spring chamber 26 is disposed on the piston S abge opposite side of the separation piston 22, the channel 58 extends the filling port 56 only by the attachment member 14 and opens on the Trennkol ben 22 axially opposite side in the spring chamber 26 , preferably in the region of a recess 60 arranged opposite the separating piston 22 . This recess 66 also ensures a residual volume of the pneumatic medium in the end stop of the separating piston 22 , so that an impermissibly high rise in pressure is advantageously avoided. This also contributes to an axial recess 62 , which is preferably provided on the side of the separating piston 22 facing the spring chamber 26 . In the embodiment according to FIG. 3, in which the spring chamber 26 is arranged on the other side, ie on the side of the separating piston 22 facing the piston 8 , the channel 58 extends, starting from the filling connection 56 , axially through the wall the piston rod 12 into the end region of the spring chamber 26 facing the piston 8 . Here too, the separation of the piston 22 opposite recess 60 and in turn that of the spring chamber 26 disposed facing recess 62 in the separation piston 22 in the spring chamber 26th

Wie in allen Figuren dargestellt ist, besitzt die Kolben zylindereinheit 2 in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Meßeinrichtung 70 zum sensorischen Erfassen der jeweiligen relativen Hubstellung zwischen dem Zylinder 4 und dem Kolben 8. Diese Meßeinrichtung 70 besitzt vor zugsweise eine den Übergangsbereich zwischen dem Zylinder 4 und der Kolbenstange 12 mit geringem Umfangsspiel konzen trisch umschließende, hülsenartige Umhüllung 72, an der mindestens ein Meßsensor 74, d. h. ein sog. Weggeber, ange ordnet ist. Die Umhüllung 72 bildet dabei auch eine Schutzhülle gegen mechanische Einflüsse sowie gegen Ver schmutzung des Übergangsbereichs zwischen dem Zylinder 4 und der Kolbenstange 12. Vorzugsweise trägt die Umhüllung 72 - wie dargestellt - zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Meßsensoren 74, und zwar einen oberen Meßsen sor 74a und einen gegen diesen in Richtung des geschlosse nen Endes des Zylinders 4 versetzten, unteren Meßsensor 74b. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Umhüllung 72 ein endig am freien Ende der Kolbenstange 12 befestigt ist und sich mit ihrem anderen, durchmessererweiterten Bereich frei axial und konzentrisch über den Zylinder 4 erstreckt. Diese Meßeinrichtung 70 wirkt erfindungsgemäß mit einer Niveau- Regeleinrichtung derart zusammen, daß eine automatische Niveaueinstellung möglich ist, d. h. Abweichungen von einem Soll-Niveau werden automatisch ausgeglichen. Dies wird im folgenden noch näher erläutert.As shown in all figures, the piston-cylinder unit 2 has, in an advantageous development of the invention, a measuring device 70 for sensing the relative stroke position between the cylinder 4 and the piston 8 . This measuring device 70 preferably has a transition area between the cylinder 4 and the piston rod 12 with a small circumferential clearance, concentrically enclosing, sleeve-like sheath 72 , on which at least one measuring sensor 74 , ie a so-called displacement sensor, is arranged. The sheath 72 also forms a protective cover against mechanical influences and against pollution of the transition region between the cylinder 4 and the piston rod 12 . Preferably, the sheath 72 carries - as shown - two measuring sensors 74 spaced apart from one another in the axial direction, namely an upper measuring sensor 74 a and an offset against this in the direction of the closed end of the cylinder 4 , lower measuring sensor 74 b. It is advantageous if the sheath 72 is attached at one end to the free end of the piston rod 12 and extends with its other, diameter-enlarged area freely axially and concentrically over the cylinder 4 . According to the invention, this measuring device 70 interacts with a level control device in such a way that automatic level adjustment is possible, ie deviations from a target level are automatically compensated for. This is explained in more detail below.

Zuvor sollen nun aber noch vorteilhafte Ausführungsformen einer externen Hydraulik-Beschaltung erläutert werden.Before that, however, advantageous embodiments are now intended an external hydraulic circuit are explained.

Gemäß Fig. 2 und 3 liegt in den die Anschlüsse 42 und 50, d. h. den Zylinderraum 6 und den Ausgleichsraum 24, verbin denden externen Verbindungsleitungen 44 und 52 ein vorzugs weise lastabhängig einstellbares Dämpfungsventil 80, wel ches hierzu ein hydraulisches Verstellglied 82 aufweist,das über ein Schaltventil 84 mit dem innerhalb des Ausgleichs raums 24 herrschenden Druck beaufschlagbar ist, wobei dieser Druck dem lastabhängigen Druck innerhalb der Feder kammer 26 entspricht. Die Verstellung des Dämpfungsventils 80 erfolgt dabei erfindungsgemäß derart, daß der Durch strömwiderstand, d. h. die Drosselwirkung, bei hohem Druck (hoher Belastung) hoch und bei geringem Druck kleiner ist. In der Verbindung der Anschlüsse 42 und 50 liegt weiterhin vorzugsweise ein Sperrventil 86 zum Sperren der Verbindung, wodurch die Kolbenzylindereinheit 2 erfindungsgemäß hydrau lisch blockiert werden kann.According to Fig. 2 and 3, in which the terminals 42 and 50, that the cylinder space 6 and the expansion chamber 24, Denden external connection lines verbin 44 and 52, a preference as a load-dependent adjustable damping valve 80 wel ches this purpose, has a hydraulic adjusting member 82 which via a switching valve 84 can be acted upon with the pressure prevailing within the compensation chamber 24 , this pressure corresponding to the load-dependent pressure within the spring chamber 26 . The adjustment of the damping valve 80 takes place according to the invention in such a way that the flow resistance, ie the throttling effect, is high at high pressure (high load) and smaller at low pressure. In the connection of the connections 42 and 50 there is preferably also a shut-off valve 86 for locking the connection, whereby the piston-cylinder unit 2 according to the invention can be blocked hydraulically.

Es ist ferner vorteilhaft, und zwar auch in der Ausführung nach Fig. 1, wenn an dem Anschluß 42 des Zylinderraumes 6 eine Nivellierventil-Anordnung 90 angeschlossen ist, die in den dargestellten Beispielen aus zwei Schaltventilen, und zwar einem Hebeventil 92 und einem Absenkventil 94 besteht, die beide ausgangsseitig mit dem Anschluß 42 verbunden sind. Dabei ist das Hebeventil 92 eingangsseitig mit einer Druckleitung P und das Absenkventil 94 eingangsseitig mit einer Tank-Rücklaufleitung T eines Hydrauliksystems, bei spielsweise eines Kraftfahrzeugs, verbunden.It is also advantageous, even in the embodiment according to FIG. 1, if a leveling valve arrangement 90 is connected to the connection 42 of the cylinder chamber 6 , which in the examples shown consists of two switching valves, namely a lifting valve 92 and a lowering valve 94 exists, both of which are connected on the output side to the connection 42 . The lift valve 92 is connected on the input side to a pressure line P and the lowering valve 94 is connected on the input side to a tank return line T of a hydraulic system, for example in a motor vehicle.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Kolbenzylindereinheit 2 in Verbindung mit der beschriebenen externen Beschaltung ist nun wie folgt. Der durch das kompressible Medium in der Federkammer 26 erzeugte Druck steht auch in dem Aus gleichsraum 24 sowie auch in dem Zylinderraum 6 an. Die Tragkraft der Kolbenzylindereinheit 2 ist dabei Gasdruck mal wirksam beaufschlagte Fläche des Kolbens 8. Wird die Kolbenzylindereinheit 2 zusammengeschoben, so wird das Hydraulikmedium aus dem Zylinderraum 6 verdrängt und strömt über zumindest eine der internen Strömungsöffnungen 38 des Tauchkolbens 30 (Fig. 1) oder extern (Fig. 2 und 3) über den Anschluß 42, die externe Hydraulikbeschaltung mit dem Dämpfungsventil 80 und den Anschluß 50 in den Ausgleichs raum 24. Durch das in den Ausgleichsraum 24 strömende Medium wird der Trennkolben 22 in Richtung der Federkammer 26 verschoben, wodurch der Druck ansteigt. Bei Entlastung der Kolbenzylindereinheit 2 sorgt dieser erhöhte Druck über den Trennkolben 22 dafür, daß Hydraulikmedium aus dem Aus gleichsraum 24 zurück in den Zylinderraum 6 verdrängt wird, so daß die Kolbenzylindereinheit 2 wieder auseinanderfährt.The function of the piston-cylinder unit 2 according to the invention in connection with the external circuit described is now as follows. The pressure generated by the compressible medium in the spring chamber 26 is also present in the equalization chamber 24 and also in the cylinder chamber 6 . The load capacity of the piston-cylinder unit 2 is gas pressure times the effective area of the piston 8 . If the piston-cylinder unit 2 is pushed together, the hydraulic medium is displaced from the cylinder chamber 6 and flows via at least one of the internal flow openings 38 of the plunger 30 ( FIG. 1) or externally ( FIGS. 2 and 3) via the connection 42 , the external hydraulic circuit the damping valve 80 and the connection 50 in the compensation chamber 24th Due to the medium flowing into the compensation chamber 24 , the separating piston 22 is displaced in the direction of the spring chamber 26 , as a result of which the pressure increases. When the piston-cylinder unit 2 is relieved, this increased pressure via the separating piston 22 ensures that hydraulic medium is displaced from the equalizing space 24 back into the cylinder space 6 , so that the piston-cylinder unit 2 moves apart again.

Zum Blockieren wird in den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 das Sperrventil 86 so geschaltet, daß der Durchfluß ge sperrt ist. Da nunmehr keine hydraulische Verbindung zwischen dem Zylinderraum 6 und dem Ausgleichsraum 24 mehr besteht, kann die Kolbenzylindereinheit 2 nicht mehr bewegt werden. Im blockierten Zustand kann die Kolbenzylinderein heit 2 jedoch vorteilhafterweise auseinander- bzw. zusam mengefahren werden. Zum Anheben wird das Hebeventil 92 so geschaltet, daß Hydraulikmedium aus der Druckleitung P über den Anschluß 42 in den Zylinderraum 6 strömt. Zum Zusam menfahren im blockierten Zustand wird das Hebeventil 92 in Sperrstellung und das Absenkventil 94 in Durchlaßstellung geschaltet, so daß Hydraulikmedium aus dem Zylinderraum 6 über den Anschluß 42, die Verbindungsleitung 44 und das Absenkventil 94 zur Rücklaufleitung T abfließen kann. Dabei wird dieses Absenken durch die Belastung der Kolbenzylin dereinheit 2 bewirkt; der pneumatische Druck innerhalb der Federkammer 26 bleibt hierbei konstant.To block in the embodiments of FIGS. 2 and 3, the check valve 86 is switched so that the flow is blocked ge. Since there is no longer a hydraulic connection between the cylinder chamber 6 and the compensation chamber 24 , the piston-cylinder unit 2 can no longer be moved. In the blocked state, however, the piston cylinder unit 2 can advantageously be moved apart or together. To lift the lifting valve 92 is switched so that hydraulic medium flows from the pressure line P via the port 42 into the cylinder chamber 6 . To move together in the blocked state, the lifting valve 92 is switched to the blocking position and the lowering valve 94 in the open position so that hydraulic medium can flow out of the cylinder chamber 6 via the connection 42 , the connecting line 44 and the lowering valve 94 to the return line T. This lowering is caused by the load on the Kolbenzylin dereinheit 2 ; the pneumatic pressure within the spring chamber 26 remains constant.

Weiterhin ist erfindungsgemäß auch während des Betriebes, d. h. mit durchgeschaltetem Sperrventil 86, eine dynamische Nivellierung möglich, und zwar auch in der Ausführung nach Fig. 1. Diese Nivellierung erfolgt vorzugsweise mittels einer nicht dargestellten, elektronischen Niveau-Regelein richtung, die ihrerseits von der Meßeinrichtung 70 ange steuert wird. Ist die Kolbenzylindereinheit 2 zu weit zu sammengefahren, so erzeugen beide Meßsensoren 74 ein Sig nal, wobei die Meßgröße für die Meßsensoren 74 die Außen mantelfläche des Zylinders 4 ist. In diesem Zustand wird über die Regeleinrichtung das Hebeventil 92 elektromagne tisch geschaltet, so daß Hydraulikmedium aus der Drucklei tung P über die Verbindungsleitung 44 und den Anschluß 42 in den Zylinderraum 6 strömen kann. Hierdurch verschiebt sich im dargestellten Beispiel der Zylinder 4 gegenüber der Kolbenstange 12 nach unten. Dabei bewegt sich der Trenn kolben 22 nicht, da sich ja auch die Belastung der Kolben zylindereinheit 2 nicht ändert. Sobald der obere Meßsensor 74a oberhalb des oberen Endes des Zylinders 4 steht, er zeugt dieser kein Signal mehr, wodurch das Hebeventil 92 in seine Sperrstellung geschaltet wird. Ist anderenfalls die Kolbenzylindereinheit 2 zu weit auseinandergefahren, so er zeugen beide Meßsensoren 74 kein Signal, da sie außerhalb bzw. oberhalb des Bereichs des Zylinders 4 stehen. Hier durch wird nun durch die Regelung das Absenkventil 94 elek tromagnetisch geschaltet, so daß die Zylinderkammer 10 mit der Rücklaufleitung T verbunden ist. Das Hydraulikmedium kann hierdurch aus dem Zylinderraum 6 in die Rücklauflei tung T fließen. Sobald die Kolbenzylindereinheit 2 soweit zusammengefahren ist, daß der untere Meßsensor 74b in den Bereich des Zylinders 4 gelangt, erzeugt dieser ein Signal, durch welches das Absenkventil 94 geschlossen wird. Zum Zwecke einer konstanten Niveaulage sind die Meßsensoren 74 erfindungsgemäß ortsfest an der Umhüllung 72 gehaltert. Soll die Niveaulage veränderbar sein, so ist es vorteil haft, die Meßsensoren 74 in axialer Richtung verschiebbar an der Umhüllung 72 zu haltern. Furthermore, according to the invention, dynamic leveling is also possible during operation, that is to say with the blocking valve 86 switched through, and this also in the embodiment according to FIG. 1. This leveling is preferably carried out by means of an electronic level control device (not shown), which in turn is provided by the measuring device 70 is controlled. If the piston-cylinder unit 2 is too far together, then both measuring sensors 74 generate a signal, the measured variable for the measuring sensors 74 being the outer surface of the cylinder 4 . In this state, the lifting valve 92 is switched electromagnetic table via the control device, so that hydraulic medium from the Drucklei device P via the connecting line 44 and the port 42 can flow into the cylinder chamber 6 . As a result, in the example shown, the cylinder 4 moves downward relative to the piston rod 12 . The separating piston 22 does not move, since the load on the piston cylinder unit 2 does not change. As soon as the upper measuring sensor 74 a is above the upper end of the cylinder 4 , it no longer produces a signal, as a result of which the lifting valve 92 is switched into its blocking position. Otherwise, if the piston-cylinder unit 2 has moved too far apart, then both measuring sensors 74 produce no signal, since they are outside or above the area of the cylinder 4 . Here, the lowering valve 94 is now switched electromagnetically by the control, so that the cylinder chamber 10 is connected to the return line T. The hydraulic medium can flow from the cylinder chamber 6 in the Rücklauflei device T. As soon as the piston-cylinder unit 2 has moved so far that the lower measuring sensor 74 b reaches the area of the cylinder 4 , this generates a signal by which the lowering valve 94 is closed. For the purpose of a constant level position, the measuring sensors 74 according to the invention are fixed in place on the casing 72 . If the level position should be changeable, it is advantageous to hold the measuring sensors 74 on the casing 72 so as to be displaceable in the axial direction.

Zur lastabhängigen Dämpfungseinstellung wird der lastabhän gige Druck innerhalb der Kolbenzylindereinheit 2 kurzzeitig über das Schaltventil 84 auf das Verstellglied 82 des Dämpfungsventils 80 geschaltet.For load-dependent damping adjustment, the load-dependent pressure within the piston-cylinder unit 2 is briefly switched via the switching valve 84 to the adjusting element 82 of the damping valve 80 .

Aufgrund der beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausgestaltung eignet sich die erfindungsgemäße Kolbenzylindereinheit 2 insbesondere für die Anwendung als "Federbein" in Kraft fahrzeugen.Due to the described configuration according to the invention, the piston-cylinder unit 2 according to the invention is particularly suitable for use as a "shock absorber" in motor vehicles.

Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Insbesondere kann erfindungsgemäß auch ein externer Federspeicher vorgesehen sein, der dann an dem Anschluß 42 anzuschließen und hierdurch mit dem Zylinder raum 6 zu verbinden ist.However, the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described, but also encompasses all embodiments having the same effect in the sense of the invention. In particular, an external spring accumulator can also be provided according to the invention, which is then to be connected to the connection 42 and is thereby to be connected to the cylinder space 6 .

Claims

1. Hydropneumatic piston-cylinder unit, in particular for use as a motor vehicle shock and vibration damper, consisting of a cylinder closed at one end and an axially movably guided cylinder chamber in which it is filled with a hydraulic medium and connected to a piston rod which is sealed from the open end of the cylinder and is connected to the outside of the piston rod , wherein the cylinder chamber is hydraulically connected to a pneumatic spring accumulator, characterized in that the piston ( 8 ) is designed as a plunger piston ( 30 ) guided without circumferential sealing in the cylinder chamber ( 6 ).

2. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the spring (9) is arranged inside the hollow piston rod (12), a separating piston (22) is guided Swim mend within the hollow piston rod (12), one with a compressible Medium, in particular gas, filled spring chamber ( 26 ) from an equalization chamber ( 24 ) for the hydraulic medium displaced during the piston separation.

3. Piston-cylinder unit according to claim 1 or 2, characterized in that the compensation space ( 24 ) on the plunger ( 30 ) to the side of the separating piston ( 22 ) is arranged.

4. Piston-cylinder unit according to claim 3, characterized in that the compensation chamber ( 24 ) via at least one axial flow opening ( 38 ) of the plunger ( 30 ) with the cylinder derraum ( 6 ) is connected.

5. Piston-cylinder unit according to claim 4, characterized in that the plunger ( 30 ) has two axial flow openings ( 3 S), which are each preferably equipped with a damping valve ( 40 ).

6. Piston-cylinder unit according to claim 1 or 2, characterized in that the compensation space ( 24 ) on the plunger ( 30 ) facing away from the separating piston ( 22 ) is arranged.

7. Piston-cylinder unit according to one or more of claims 1 to 6, characterized by a free, outwardly directed end region of the piston rod ( 12 ) arranged and via a through the piston rod ( 12 ) extending channel ( 54 ) in the compensation chamber ( 24 ) opening connection ( 50 ) for an external line connection ( 52 ).

8. Piston-cylinder unit according to one or more of claims 1 to 7, characterized by a in the free end region of the piston rod ( 12 ) and via an axially through the wall of the piston rod ge ( 12 ) and through the plunger ( 30 ) extending channel ( 46 ) in the cylinder space ( 6 ) opening ( 42 ) for an external line connection ( 44 ).

9. piston-cylinder unit according to one or more of claims 1 to 8, characterized by a in the spring chamber ( 26 ) opening filler port ( 56 ), which is arranged in particular in the outwardly directed end region of the piston rod ( 12 ) and through a Piston rod ( 12 ) extending channel ( 5 S) opens into the spring chamber ( 26 ).

10. Piston-cylinder unit according to one or more of claims 1 to 9, characterized by a measuring device ( 70 ) for sensory detection of the respective relative stroke position between the plunger ( 30 ) and the cylinder ( 4 ).

11. Piston-cylinder unit according to claim 10, characterized in that the measuring device ( 70 ) has at least one in the transition area between the cylinder ( 4 ) and the piston rod ( 12 ) arranged, with a level control device interacting measuring sensor ( 74 ).

12. Piston-cylinder unit according to claim 10 or 11, characterized by a protective cover ( 72 ) fastened at one end to the free end of the piston rod ( 12 ) and at the other end freely axially and concentrically over the cylinder ( 4 ), on which preferably two spaced apart in the axial direction Measuring sensors ( 74 a, 74 b) are held stationary or adjustable in the axial direction.