DE3937606A1 - Drehvorrichtung zum verdrehen der kolbenstange eines zylinderaggregates - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung zum Verdrehen der Kolbenstange eines Zylinderaggregates bei Hubbewe­ gungen, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentan­ spruch 1.

Beim Betrieb von Zylinderaggregaten sind von diesen, einsatzspezifisch, häufig große Radialkräfte aufzunehmen, aus welchen in der Kolbenstangenführung sowie zwischen Kolben und Innenumfangsfläche des Arbeitszylinders hohe Reibungskräfte resultieren.

Solche Reibungskräfte können die Funktion von Zylinderag­ gregaten stark beeinträchtigen, indem sie entsprechend hohe Losbrechkräfte erfordern, die unter anderem zu einem sprunghaften Ansprechen führen können.

Um diesem Nachteil zu begegnen, ist bereits eine Drehvor­ richtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patent­ anspruch 1 bekannt (DE-OS 31 18 662).

Diese Drehvorrichtung bildet ein Kolbenstangenstützlager, dessen Drehglied durch ein Elastomerelement gebildet ist, das zwischen zwei Platten einvulkanisiert ist, die jeweils einen zentralen, von diesen abragenden, ein Außengewinde aufweisenden Befestigungsbolzen tragen.

Der Befestigungsbolzen der einen Platte ist in eine stirnseitige Gewindebohrung der Kolbenstange des Zylin­ deraggregates einzuschrauben, während der Befestigungs­ bolzen der anderen, einen feststehenden Lagerkörper bzw. ein Widerlager bildenden Platte an einem Fahrzeugkörper befestigbar ist.

Der Elastomerkörper ist hierbei derart gestaltet, daß er bei der axialen, bzw. hubbedingten Krafteinleitung sowohl in Achs- als auch Umfangsrichtung verformt und dadurch der Hubbewegung der Kolbenstange zur Verbesserung der Rei­ bungsverhältnisse eine Drehbewegung überlagert wird.

Diese bekannte Drehvorrichtung benötigt zu ihrer Unter­ bringung Einbauraum zwischen Kolbenstange und deren Ab­ stützbasis, was in vielen Fällen zu konstruktiven Kompro­ missen zwingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehvor­ richtung in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die den Einsatz von Kolben­ stangenstützlagern verschiedener Ausbildungen erlaubt und synchron zum Kolbenhub arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion umschließt der Hydromotor die Kolbenstange, so daß sich deren freies Stirnende an einem beliebig ausgebildeten Stützlager ab­ stützen läßt. Die zur Kolbenverstellung dem Arbeitszylin­ der zuzuführende Hydraulikflüssigkeit kann dabei gleich­ zeitig zur Ansteuerung des Hydromotors genutzt werden.

Im Falle von Arbeitszylindern kann hierbei über eine die Hubrichtung der Kolbenstange steuernde Ventilvorrichtung zugleich auch der Hydromotor mit der die Druckpumpe des betreffenden Hydraulikaggregates in der Weise verbindbar und steuerbar sein, daß mit Beendigung eines Hubes der Kolbenstange auch deren Drehantrieb unterbrochen wird.

Die erfindungsgemäße Drehvorrichtung eignet sich mit be­ sonderem Vorteil für in Fahrzeugen zum Einsatz gelangende hydropneumatische, gegebenenfalls mit einem Stoßdämpfer kombinierte Federn.

Hierbei ergibt sich eine günstige Konstruktion gemäß Pa­ tentanspruch 2. In diesem Fall wird auf vorteilhafte Weise für das Verdrehen der Kolbenstange über das Zylinderag­ gregat zur Verfügung stehende hydraulische Energie ge­ nutzt, wobei auf eine mit dem Kolbenhub phasengleiche, ventilgesteuerte Flüssigkeitsversorgung des Hydromotors verzichtet werden kann, indem die Antriebsenergie direkt aus einem Zylinderarbeitsraum bezogen wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Konstruktion nach Pa­ tentanspruch 2 ist Gegenstand des Patentanspruches 3, wo­ durch es möglich ist, bei Stillstand des Zylinderaggre­ gates ein Abfließen von Hydraulikflüssigkeit über den Hydromotor zu unterbinden. Bei hydropneumatischen Federn ist dadurch sichergestellt, daß das betreffende Fahrzeug in abgestelltem Fahrzeug nicht absinken wird.

In der Zeichnung ist, stark schematisiert, ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem einen Stoßdämpfer mit hydropneumatischer Feder bildenden Zylin­ deraggregat dargestellt.

Ein Arbeitszylinder eines hydraulisch betätigbaren Zylin­ deraggregates ist mit 10, ein in diesem verschiebbar ge­ führter Kolben mit 12 und eine aus dem einen Stirnende des Arbeitszylinders 10 abgedichtet herausgeführte Kolben­ stange mit 14 bezeichnet.

Das Zylinderaggregat bildet beispielsweise einen in eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges einbaubaren Stoßdämp­ fer mit hydropneumatischer Feder.

Mit 16 ist als Ganzes ein an sich bekannter Federspeicher bezeichnet, der über eine Verbindungsleitung 18 an einen der beiden, durch den Kolben 12 voneinander getrennten Zylinderarbeitsräume 20 und 22, nämlich an den der Kol­ benstange 14 abgewandten Zylinderarbeitsraum 20, ange­ schlossen ist. Der Zylinderarbeitsraum 22 ist nach außen anschlußlos. Die hubabhängig arbeitenden Dämpfungsventile des Kolbens 12 sind mit 24 und 26 bezeichnet.

Die Kolbenstange 14 stützt sich mit einem Kugelkopf 28 in einer Kugelpfanne 30 eines Stützlagers 32 taumelfähig ab, das seinerseits beispielsweise auf einem unteren Querlen­ ker 34 der Radaufhängung oder an einem Radträger festge­ legt sein kann.

36 bezeichnet als Ganzes ein Flüssigkeitsgetriebe in Form eines Hydromotors. Dieser dient zum Verdrehen der Kolben­ stange 14 während Kolbenhüben. Der Hydromotor 36 weist einen extern abgestützten Stator 38 auf, in welchem ein hydraulisch antreibbarer, auf der Kolbenstange 14 drehfest angeordneter Rotor 40 verdrehbar gelagert ist. Stator 38 und Rotor 40 sind vom freien Endstück 42 der Kolbenstange 14 durchsetzt.

Die Versorgung des Hydromotors 36 mit Hydraulikflüssigkeit für den Drehantrieb von Kolbenstange 14 und Kolben 12 durch den Rotor 40 erfolgt über einen die Kolbenstange 14 axial durchsetzenden, in den Zylinderarbeitsraum 20 aus - und in den Stator 38 einmündenden Zuströmkanal 44. An­ stelle des Zuströmkanales 44 könnte die Hydraulikflüssig­ keit auch über eine von der Verbindungsleitung 18 abge­ zweigte Versorgungsleitung dem Hydromotor 36 extern zuge­ führt werden.

Mit 46 ist eine vom Stator 38 wegführende und an einen Sammelbehälter 48 angeschlossene Rückströmleitung be­ zeichnet, in die ein 2/2-Wege-Magnetventil 50, im folgen­ den Magnetventil 50 genannt, zwischengeschaltet ist.

Über eine in einer vom Sammelbehälter 48 wegführende und an die Verbindungsleitung 18 angeschlossene Zuströmleitung 52 ist mittels einer Druckpumpe 54 Hydraulikflüssigkeit zupumpbar, sofern ein in der Verbindungsleitung 18 lie­ gendes und von einer Niveauregulierung ansteuerbares 2/2-Wege-Magnetventil 56, im folgenden Magnetventil 56 genannt, in seine Offenstellung gesteuert wird, um die Fahrzeugkarosserie anzuheben. Zum Absenken der Karosserie dient ein weiteres 2/2-Wege-Magnetventil, das in einer Rückführleitung 66 liegt, die zwischen Federspeicher 16 und Magnetventil 56 an der Zuströmleitung 52 angeschlossen ist und in den Sammelbehälter 48 ausmündet.

58 bezeichnet ein zwischen der Druckpumpe 54 und dem Ma­ gnetventil 56 liegendes Druckbegrenzungsventil, welches druckabhängig, d. h. bei geschlossenem Magnetventil 56, öffnet, und die geförderte Hydraulikflüssigkeit aus der Zuströmleitung 52 in den Sammelbehälter 48 über eine Rückführleitung 60 umleitet.

Beim beschriebenen, beispielsweise einen hydropneumatisch gefederten Stoßdämpfer bildenden Zylinderaggregat bewirken Federbewegungen der betreffenden Radaufhängung Relativbe­ wegungen zwischen Arbeitszylinder 10 und Kolbenstange 14, wobei bei geschlossenem Magnetventil 56 eine im Feder­ speicher 16 enthaltene, durch eine Membran 62 von der in diesem anstehenden Hydraulikflüssigkeit getrennte, unver­ änderliche Gasmenge verdichtet bzw. entspannt wird.

Gas und Hydraulikflüssigkeit haben dabei in der gezeigten Konstruktionslage des Zylinderaggregates den gleichen Druck, der beispielsweise zwischen 150 bis 200 Bar liegen kann.

Der Energiebedarf des Hydromotors 36 ist dabei zu dem vom Speichervolumen bestimmten Gehalt an potentieller Energie des Federspeichers 16 derart abgestimmt, daß auch bei Ausfederungsbewegungen des Querlenkers 34 die zum Verdre­ hen von Kolbenstange 14 und Kolben 12 notwendige An­ triebsenergie durch über den Zuströmkanal zuströmende Hy­ draulikflüssigkeit für den Hydromotor 36 zur Verfügung steht. Wird bei Stillstand des Zylinderaggregates das Magnetventil 50, wie gezeigt, in seine Schließstellung gesteuert, kann aus dem Zylinderarbeitsraum 20 keine Hy­ draulikflüssigkeit über den Zuströmkanal 44 und den Hydromotor 36 in den Sammelbehälter 48 abfließen. Dadurch ist ein hydraulischer Fluß vom Arbeitszylinder 10 zum Hydromotor 36 unterbunden und somit sichergestellt, daß das betreffende Kraftfahrzeug in abgestelltem Zustand nicht absinken kann.

Die bei arbeitendem Zylinderaggregat über den Hydromotor abfließende Hydraulikflüssigkeit wird durch das niveauabhängig geregelte Öffnen des Magnetventils 56 als in der Zuströmleitung 52 ständig unter Druck anstehende Hydraulikflüssigkeit der Zylinderarbeitskammer 20 wieder zugeleitet.

Beim erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. bei einem Arbeitszylinder steht somit eine hohe Energie­ dichte bei für den Betrieb des Hydromotors 36 direkt aus dem Zylinderaggregat zu beziehender Energie zur Verfügung.

Claims (3)

1. Drehvorrichtung zum Verdrehen der Kolbenstange eines Zylinderaggregates bei Hubbewegungen, mit einem mit der Kolbenstange drehfest verbundenen, von einem feststehenden Lagerkörper aufgenommenen und in Abhängigkeit eines im Arbeitszylinder wirksamen Arbeitsdruckes verdrehbaren Drehglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied der Rotor (40) und der Lagerkörper der Stator (38) eines Hydromotors (36) ist, dem beim Kolben­ stangenhub des hydraulisch arbeitenden Arbeitszylinders (10) unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zuströmt.

2. Drehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikflüssigkeit dem Hydromotor (36) einer hydropneumatischen Feder über einen Zuströmkanal (44) zu­ strömt, der die Kolbenstange (14) axial durchsetzt und in einen, in beiden Hubrichtungen der Kolbenstange 14 druck­ beaufschlagten Zylinderarbeitsraum (20) ausmündet.

3. Drehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß der Hydraulikflüssigkeit aus einem Zylinder­ arbeitsraum (20) zum Hydromotor (36) durch ein in eine von dessen Stator (38) wegführende Rückströmleitung (46) zwi­ schengeschaltetes Schaltventil (50) unterbrechbar ist, über welche Rückströmleitung (46) die Hydraulikflüssigkeit einem Kreislauf zuführbar ist, über den sie mindestens zum Teil unter Druck wieder in den Zylinderarbeitsraum (20) gefördert wird.