WO2008061583A1 - Hydropneumatisches federbein - Google Patents

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WO2008061583A1
WO2008061583A1 PCT/EP2007/008109 EP2007008109W WO2008061583A1 WO 2008061583 A1 WO2008061583 A1 WO 2008061583A1 EP 2007008109 W EP2007008109 W EP 2007008109W WO 2008061583 A1 WO2008061583 A1 WO 2008061583A1
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WO
WIPO (PCT)
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piston
strut according
hydropneumatic
cylinder tube
piston rod
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/008109
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English (en)
French (fr)
Inventor
Enno Duplitzer
Peter Goennheimer
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
    • F16F9/066—Units characterised by the partition, baffle or like element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/30—Spring/Damper and/or actuator Units
    • B60G2202/31—Spring/Damper and/or actuator Units with the spring arranged around the damper, e.g. MacPherson strut
    • B60G2202/314—The spring being a pneumatic spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/416—Ball or spherical joints

Definitions

  • the invention relates to a hydropneumatic suspension strut.
  • Publication WO 2004/057208 A1 discloses a hydropneumatic strut with a piston-cylinder unit which has a cylinder tube connected to the body via a decoupling element.
  • the decoupling element Prerequisite for a function of the decoupling element is that the forces acting on the cylinder tube due to the system pressure forces are balanced in the axial direction.
  • the decoupling element essentially has a cross-sectional area corresponding to the hydraulic effective area of the piston. If, for example, longitudinal bores are arranged in the piston so that the cylinder tube volumes are filled with hydraulic medium on both sides of the piston, the effective hydraulic piston surface is merely the piston rod diameter.
  • Em decoupling element must then have a cross section corresponding to the piston rod cross section. Especially with small piston rod diameters, a reliably operating decoupling element can not be produced due to the small radial geometric dimensions.
  • the object of the invention is in contrast to provide a decoupling element which has an independent of the hydraulic active surface of the piston, radial expansion.
  • connection of the outer guide and a connection of the inner guide to the piston-cylinder unit are, for example, solid connections, connections via ball bearings and / or elastic connections to understand.
  • the radial extent of the decoupling element can be formed independently of the diameter of the effective piston surface, only the difference of the effective areas of the two Rollbalghunn must correspond to the effective piston rod surface. This gives more possibilities for the design of the decoupling element, whereby an adaptation to an available space is improved.
  • the pot element establishes the connection to the vehicle body or a chassis part, and advantageously the outer guide of both rolling bellows halves is integrated in the pot element.
  • the outer guides are arranged for example as an additional part in the pot element.
  • the pot element has a shape that allows a one-piece design with the outer guides.
  • the pot element for example, as two different inner diameter exhibiting, one-piece sheet metal part executable.
  • the pot element can of course also comprise two individual pots of different diameters, wherein the outer diameter rolls in each case one Rollbalghbuck on the inner diameter of the individual pots.
  • the inner guides are arranged depending on the construction of the shock absorber on the cylinder tube or on the piston rod.
  • the inner guides are designed so that the rolling bellows halves are fixed in a clamping fit between the guide and the piston rod or the cylinder tube.
  • the Rollbalg- guides are at least partially an integral part of the pot member and / or the cylinder tube or the piston rod.
  • the change in the surface difference ⁇ A causes the rolling bellows to return to design after deflection.
  • the rolling bellows is deflected out of its middle position.
  • the coefficient of friction assumes a substantially lower sliding friction value and the rolling bellows can move back at least partially in the direction of the construction position, ie into a position in which the surface difference ⁇ A is equal to the effective piston area Ak.
  • the meniscus of the first, smaller Rollbalghclient migrates to the longitudinal axis of the shock absorber and the meniscus of the second, larger Rollbalghchi away from the longitudinal axis of the strut away.
  • the movements of the menisci behave inversely.
  • the rolling surfaces may have any other shape such as a parabolic shape.
  • the pot element is articulated on the vehicle body or on the chassis element. The articulated arrangement takes place for example by a connection by means of a ball joint.
  • this avoids that during the compression and rebound of the strut via the pot element, a transverse load acts on the rolling bellows and this is loaded off-center.
  • a further embodiment of the invention is through holes in the piston of the piston-cylinder unit, the diameter of the piston rod, the effective piston area.
  • the movement of the piston rod can be damped by the holes in the piston.
  • a maximum and minimum stroke of the decoupling element is limited by stops on the pot element and on the cylinder tube and the piston rod. To avoid damage to the bellows by excessive rolling paths, these are limited by stops. The arrangement of the stops on the pot element little additional components are required for this function.
  • the gas storage is designed as a ball store. Due to the shape of ball bearings are suitable for high pressures.
  • the ball store is arranged in the axial extension of the cylinder tube or the piston rod.
  • An immediate connection of the ball memory to the cylinder tube or the piston rod does not require long supply lines, whereby the volume of the hydraulic medium to be displaced during compression and rebounding can be kept small.
  • the gas storage is arranged radially to the cylinder tube and with this hydrau- coupled. This arrangement of the gas storage allows a very short Baufortn the strut.
  • the gas storage gasbags advantageously enable a radial arrangement of the gas volume relative to the cylinder tube.
  • a throttle element is arranged between the gas reservoir and the cylinder tube. About the throttle element, the movement of the piston rod and the piston is damped.
  • the damper function in the strut can be integrated inexpensively.
  • a throttle element can also be arranged in the piston.
  • a variable in cross-section, electrically controllable throttle element is used to change the damper characteristic.
  • an oil supply and discharge device is provided for active adjustment.
  • This device allows the hydraulic medium in the strut to increase or decrease. In order to achieve a spontaneous adjustment as possible, the hydraulic medium is supplied to the cylinder tube.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a hydropneumatic strut according to the invention with a Doppelrollbalg running, arranged on the cylinder tube decoupling element,
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the shock absorber from FIG. 1
  • 3 shows a further embodiment of a shock absorber according to the invention with a decoupling element arranged on a piston rod
  • FIG. 4 shows an inventive shock absorber according to FIG. 1 with a gas cylinder arranged radially to the cylinder tube, FIG.
  • FIG. 5 shows a shock absorber from FIG. 4 with a damper valve in the piston
  • Fig. 6 is a strut of Fig. 4 with a damper valve between the cylinder tube and gas storage.
  • Fig. 7 is a strut with a two-piece pot element and a spherical gas storage and
  • Fig. 8 is a strut with a two-piece pot element with a gas bag.
  • a hydropneumatic strut is shown schematically, which is usually arranged between a vehicle body Ia and a relative to the vehicle body Ia movable chassis element Ib.
  • the chassis element Ib is, for example, a handlebar mounted on the vehicle body 1a in an articulated manner.
  • the suspension strut has a gas reservoir 3, a piston-cylinder unit 2 and a decoupling element 4 interposed between a pot element 7 and the piston-cylinder unit 2.
  • joints 20a, 20b are respectively provided for connection to the superstructure 1a and to the chassis element 1b.
  • Mutually movable components 26,30,21,9 are protected by bellows 31 against ingress of contaminants.
  • the piston-cylinder unit 2 comprises a cylinder tube 8 filled with hydraulic fluid.
  • a piston rod 9 comprising a piston 5 is guided.
  • the cylinder tube 8 has a seal assembly 22 comprehensive piston rod guide 21.
  • the piston 5 divides the volume of the cylinder tube 8 into two regions 23a, 23b. So that hydraulic fluid, for example, when retracting the piston rod 9, can flow from the region 23a into the region 23b, the piston 5 has an opening 13 designed as a bore. Depending on the design of the flow cross section of the opening 13, a small or high damping can be set. In addition, the damping can be increased, for example, by plate valves.
  • the effective piston area Ak corresponds in this arrangement the area determined by the piston rod diameter.
  • the decoupling element 4 is designed as Doppelrollbalg.
  • the Doppelrollbalg 4 comprises a first and second, different active surfaces Al, A2 having Rollbalghdon 6a, 6b.
  • the first rolling bellows half 6a has a smaller effective area A1 relative to the second rolling bellows half 6b.
  • the active surfaces Al, A2 of the first and second rolling bellows half 6a, 6b are defined by the circular surfaces described by the menisci 25a, 25b.
  • the first Rollbalghget 6a rolls on the inner diameter of a arranged on the cylinder tube 8 rolling piston IIa and the outer diameter of an arranged in the pot member 7 outer guide 10a.
  • the second rolling bellows half 6b rolls on the inside diameter on a rolling piston likewise arranged on the cylinder tube 8. ben IIb and the outer diameter of an arranged in the pot element 7 outer guide 10b.
  • the outer and inner guides 10a, 10b, IIa, IIb can be designed as an additional part or integral with the cylinder tube 8 or the pot member 7.
  • the outer guide 10b is made in one piece with the cup element 7; in FIG. 3 through FIG. 6, both outer guides 10a, 10b are made in one piece with the cup element 7.
  • the pot member 7 establishes the connection to the vehicle body Ia.
  • the pot element 7 is articulated on the structure Ia.
  • the pot element 7 is connected via a ball joint 20a, which comprises a ball 30 and a ball shell 26 complementary thereto.
  • the spherical shell 26 is connected directly or according to FIG. 1 with the interposition of a vibration-damping elastomer or foam material 27 on the vehicle body 1a.
  • the piston rod 9 on the side facing away from the piston 5 side designed as an eye joint 20b, which surrounds the chassis part with the interposition of an elastomeric bushing 17.
  • tensile and pressure stops 15a, 15b are provided which cooperate with tension and pressure stops 14a, 14b on the pot member 7.
  • the tension and pressure stop 14a, 14b on the pot element 7 are made integral therewith and the pressure stop 15b is made integral with the rolling piston IIa.
  • the gas reservoir 3 adjoins the cylinder tube 8 on the side facing away from the piston rod guide 21.
  • the gas reservoir 3 comprises a gas-filled region extending from a region filled with hydraulic medium via a membrane is separated.
  • the hydraulic medium contained in the gas reservoir 3 is hydraulically connected to the hydraulic medium in the cylinder tube 8.
  • a throttle element 28 is arranged between the gas reservoir 3 and the cylinder tube 8, so that the hydraulic medium flowing from the cylinder tube 8 into the gas reservoir 3 or vice versa is throttled and damping and rebound operations of the shock absorber are damped.
  • the cross section of the throttle element 28, for example, electrically variable, so that different damping hardnesses are adjustable.
  • a device 19 for supply and removal of hydraulic medium is connected to the cylinder tube 8.
  • This device 19 allows active control of the shock absorber, whereby, for example, a rise or fall of the vehicle body Ia or a stabilization of the structure when cornering is possible.
  • the volume bounded by the double rolling bellows 4 is hydraulically connected via at least one channel 24 to the hydraulic medium in the cylinder tube 8.
  • the object of the decoupling element 4 is to decouple axial forces resulting from frictional forces between the piston 5 and the cylinder tube 8 or between the piston rod 9 and the piston rod guide 21 from the vehicle body 1a. Due to high pressures of more than 100 bar in the case of hydropneumatic springs, the abovementioned frictional forces, in particular the static frictional forces, are correspondingly high.
  • a prerequisite for the function of Doppelrollbalgs 4 is that in the structural position of the pressurized cylinder tube 8 is axial, ie in the longitudinal direction of the strut force balance.
  • ⁇ A Az-Ak
  • the cylinder tube 8 has two cylinder bottoms, the area of one of the cylinder bottoms, i. the piston rod guide 21 is reduced by the cross section of the piston rod 9. This difference is compensated by the Doppelrollbalg 4 such that the cylinder tube 8 in construction position at a predetermined pressure p in the axial direction again equilibrium of forces prevails.
  • the larger area A2 of the second rolling bellows half 6b is arranged such that the force resulting from the pressure p on the larger area A2 acts in the same direction as the force resulting from the pressure p on the surface of the piston rod guide 21.
  • the piston 5 and the piston rod 9 due to the static friction forces the cylinder tube 8 in the direction of the vehicle body Ia. Because of these frictional forces, the first rolling-bellows half 6a rolls on the inner guide IIa in the direction of the joint eye 20b and on the outer guide 10a in the direction of the ball joint 20a. The second rolling bellows half 6b rolls on the inner guide IIb in the direction of the joint eye 20b and on the outer guide 10b in the direction of the ball joint 20a.
  • the restoring force of Doppelrollbalges 4 in construction position is enhanced by the compression of the double roll 4, i. when the menisci 25a, 25b move toward each other when the piston rod 9 is immersed in the cylinder tube 8, the area difference between the surfaces Al and A2 becomes larger and the rebound of the double rolling bladder 4, i. when the menisci 25a, 25b move away from each other during extension of the piston rod 9 from the cylinder tube 8, the area difference between the surface Al and A2 becomes smaller.
  • This can be achieved by changing the diameters on the inner or outer guide above the taxiway.
  • one or both of the inner guides IIa, IIb and / or one or both of the outer guides 10a, 10b have a conical outer surface.
  • the conical surfaces are to be arranged so that upon compression of the meniscus 25a of the first Rollbalghdon 6a moves in the direction of the longitudinal axis 12 of the piston-cylinder unit 2 and the meniscus 25b of the second Rollbalghdon 6b away from the longitudinal axis 12 of the piston-cylinder unit 2.
  • rebound of the shock absorber sets a relation to the previously described, reverse movement of the menisci.
  • conical lateral surfaces other shapes are possible.
  • Fig. 2 shows a hydropneumatic strut, wherein the gas storage 3 is connected at the end of the piston rod 9 as a connecting element to the vehicle body Ia via a ball joint 20a.
  • the connection between the gas reservoir 3 and the volume of the cylinder tube 8 constitutes a longitudinal bore 29.
  • the double rolling bellows 4 is arranged between a cup element 7 connected to the chassis element Ib and the cylinder tube 8.
  • the larger surface A2 of the second rolling bellows half 6b is the cylinder bottom surface reduced by the piston rod 9, ie facing the piston rod guide 21, the smaller surface A1 of the first rolling bellows half 6a faces the cylinder base opposite the piston rod guide 21.
  • a hydropneumatic strut is shown, in which the Doppelrollbalg 4, in contrast to the embodiment in Fig. 1 and Fig. 2 is not arranged on the cylinder tube 8 but on the piston rod 9.
  • the piston-cylinder unit 2 is connected via a joint eye 20b to a chassis element Ib.
  • the Doppelrollbalg 4 is disposed between a connected to the chassis element Ib pot element 7 and the piston rod 9.
  • the gas storage 3 is arranged in the present embodiment radially around the piston-cylinder unit 2 as an annular volume, this is in distinction to FIGS. 1 and 2 referred to as ring gas storage 16.
  • the annular gas reservoir 16 surrounds the cylinder tube 8 in FIG. 3.
  • the annular gas reservoir 16 comprises a region filled with hydraulic medium, in which gas enclosed in an elastic sheath is arranged.
  • the envelope comprising a gas volume is referred to below as gas bag 18.
  • a throttle element 28 is arranged so that the hydraulic medium flowing from the cylinder tube 8 into the gas reservoir 16 or vice versa is throttled and compression and rebound operations of the shock absorber are damped.
  • the throttle element 28 may also be designed, for example, electrically adjustable.
  • an oil supply and removal device 19 is provided analogously to FIG.
  • the volume bounded by the double rolling bellows 4 is hydraulically connected via at least one longitudinal bore 29 in the piston rod 9 to the hydraulic medium in the cylinder tube 8.
  • the double rolling bellows 4 is arranged between a pot element 7 and piston rod 9 connected to the chassis element Ib.
  • the larger area A2 of the second rolling bellows half 6b is arranged between the piston rod guide 21 and the smaller area Al of the first rolling bellows half 6a.
  • a prerequisite for the function of Doppelrollbalgs 4 in this arrangement is that in the structural position on the piston rod 9 axial balance of forces exists. On the piston rod 9 acts from the pressure p on the effective piston area Ak resulting force. In order to produce equilibrium of forces on the piston rod 9, the surfaces Al and A2 described by the menisci 25a, 25b have the first and second rolling bellows half 6a, 6b have a difference corresponding to the effective piston area Ak.
  • the larger surface A2 of the second rolling bellows half 6b is arranged such that the force resulting from the pressure p on the larger surface A2 counteracts the force resulting from the pressure p on the piston rod surface Ak.
  • FIGS. 4 to 6 substantially correspond to FIG. 1.
  • the gas reservoir 3 is designed as a ring gas reservoir 16 surrounding the piston-cylinder unit 2, as in FIG.
  • the ring gas reservoir 16 comprises a region filled with hydraulic medium, in which gas bags 18 are arranged.
  • an oil supply and removal device 19 can be provided analogously to FIG. The decoupling of the cylinder tube takes place in the same way as in Fig. 1 on the Doppelrollbalg. 4
  • the suspension strut from FIG. 5 has a damper valve 32 in the piston 5. By controlling the valve, the flow through the holes 13 for damper hardness adjustment can be throttled targeted.
  • the shock absorber from FIG. 6 has an adjustable damper valve 32 between the cylinder tube 8 and the ring gas reservoir 16.
  • the volume flow from the cylinder tube 8 in the ring gas storage 16 and vice versa can be throttled specifically to adjust the damper hardness.
  • the damper valve 32 in FIGS. 5 and 6 is continuously adjustable.
  • the decoupling element 4 is connected to the inner volume of the piston-cylinder unit 2.
  • Pressure stops 14b, 15b and cable stops 14a, 15a limit the Abrollweg the Doppelroll- bellows 4.
  • an oil supply or discharge line 19 is provided for an active adjustment of the strut.
  • Figure 8 shows a strut with a concentric with the decoupling element 4 arranged ring gas storage 16 with an annular gas bag 18.
  • the Doppelrollbalg 4 is guided on a two-part pot element 7 '7'.
  • the outer diameter of the first rolling bellows half 6a rolls off
  • the second pot 7 "the outer diameter of the second rolling bellows half 6b rolls off.
  • the annular gap 33 between the first and second pot 7 ', 7' 'and the throttle element 28 establish a connection between the ring gas reservoir 16 and the inner volume of Doppelrollbalges 4, which in turn is connected via a connecting channel 24 with the inner volume of the piston-cylinder unit 2 ago.
  • the remaining between the ring elements 35 cross section represents a ring throttle element 34, which throttles the flow of the hydraulic medium from the piston-cylinder unit 2 in the ring gas reservoir 16.

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Abstract

Es wird ein hydropneumatisches Federbein für ein Kraftfahrzeug zur Anordnung zwischen einem Fahrzeugaufbau (1a) und einem gegenüber dem Fahrzeugaufbau (1a) beweglichen, radtragenden Fahrwerkselement (1b) vorgeschlagen, mit einem mit Hydraulikmedium gefüllten Kolben- Zylinderaggregat (2), einem unter Gasdruck stehenden Gasspeicher (3), der mit dem Kolben- Zylinderaggregat (2) derart gekoppelt ist, dass der Gasdruck auf das Hydraulikmedium wirkt, einem Entkopplungselement (4), das zwischen dem Kolben- Zylinderaggregat (2) und dem Fahrzeugaufbau (1a) oder dem Fahrwerkselement (1b) angeordnet ist. Erf indungsgemäss ist bei dem Federbein vorgesehen, dass das Entkopplungselement (4) als Doppelschlauchrollbalg ausgeführt ist, die wirksamen Flächen (A1, A2) beider Rollbalghälften (6a, 6b) unterschiedlich gross sind und die Flächendifferenz (Delta; A=A2-A1) zumindest in Konstruktionslage im Wesentlichen gleich der wirksamen Fläche (Ak) des Kolbens (5) des Kolbenzylinderaggregates (2) ist.

Description

Hydropneumatisches Federbein
Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federbein.
Aus der Offenlegungsschπft WO 2004/057208 Al ist ein hydropneumatisches Federbein mit einem Kolben- Zylinderaggregat bekannt, das ein über ein Entkopplungselement am Aufbau angebundenes Zylinderrohr aufweist. Voraussetzung für eine Funktion des Entkopplungselementes ist, dass die am Zylinderrohr aufgrund des Systemdruckes angreifenden Kräfte in axialer Richtung ausgeglichen sind. Infolgedessen weist das Entkopplungselement im Wesentlichen eine der hydraulischen Wirkfläche des Kolbens entsprechende Querschnittsfläche auf. Sind beispielsweise im Kolben Längsbohrungen angeordnet, so dass die Zylinderrohrvolumen beidseits der Kolbens mit Hydraulik- medium gefüllt sind, so ist die wirksame hydraulische Kolbenflache lediglich der Kolbenstangendurchmesser. Em Entkopplungselement muss dann einen dem Kolbenstangenquerschnitt entsprechenden Querschnitt aufweisen. Insbesondere bei kleinen Kolbenstangendurchmessern ist ein zuverlässig arbeitendes Entkopplungselement aufgrund der kleinen radialen geometrischen Abmaße nicht darstellbar.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Entkopplungselement zur Verfügung zu stellen, das eine von der hydraulischen Wirkfläche des Kolbens unabhängige, radiale Ausdehnung aufweist .
Diese Aufgabe wird durch ein hydropneumatisches Federbein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Das erfindungsgemäße Federbein zeichnet sich durch ein Entkopplungselement aus dessen Außendurchmesser an einer fahr- zeugseitig oder fahrwerksseitig angebundenen Außenführung und der Innendurchmesser an einer am Kolben-Zylinderaggregat angeordneten Innenführung abrollt, wobei das Entkopplungselement als Doppelschlauchrollbalg ausgeführt ist, wobei die wirksamen Flächen (Al, A2) beider Rollbalghälften unterschiedlich groß sind und die Flächendifferenz (ΔA=A2-A1) zumindest in Konstruktionslage im Wesentlichen gleich der wirksamen Fläche (Ak) des Kolbens des Kolbenzylinderaggregates ist. Unter einer fahrzeug- oder fahrwerksseitigen Anbindung der Außenführung und einer Anbindung der Innenführung an das Kolben-Zylinderaggregat sind beispielsweise feste Anbindungen, Anbindungen über Kugellager und/oder auch elastische Anbindungen zu verstehen. In vorteilhafter Weise kann die radiale Ausdehnung des Entkopplungselementes unabhängig vom Durchmesser der wirksamen Kolbenfläche ausgebildet sein, lediglich die Differenz der wirksamen Flächen der beiden Rollbalghälften muss der wirksamen Kolbenstangenfläche entsprechen. Damit sind mehr Möglichkeiten zur Gestaltung des Entkopplungselementes gegeben, womit eine Anpassung an einen zur Verfügung stehenden Bauraum verbessert ist.
In Ausgestaltung der Erfindung rollen die Rollbalghälften am Außendurchmesser in einem Außenführungen unterschiedlichen Durchmessers umfassenden Topfelement und am Innendurchmesser an mit einem Zylinderrohr oder einer Kolbenstange verbundenen Innenführung unterschiedlichen Durchmessers ab. Das Topfele- ment stellt die Verbindung zum Fahrzeugaufbau oder einem Fahrwerksteil her, in vorteilhafter Weise ist die Außenführung beider Rollbalghälften in dem Topfelement integriert. Die Außenführungen sind beispielsweise als Zusatzteil im Topfelement angeordnet. Alternativ weist das Topfelement eine Form auf, die eine einteilige Ausführung mit den Außenführungen erlaubt. Das Topfelement ist beispielsweise als zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweisendes, einteiliges Blechteil ausführbar. Das Topfelement kann selbstverständlich auch zwei Einzeltöpfe unterschiedlichen Durchmessers umfassen, wobei der Außendurchmesser jeweils einer Rollbalghälfte am Innendurchmesser der Einzeltöpfe abrollt . Die Innenführungen sind je nach Konstruktion des Federbeins am Zylinderrohr oder an der Kolbenstange angeordnet . Die Innenführungen sind so gestaltet, dass die Rollbalghälften in einem Klemmsitz zwischen der Führung und der Kolbenstange oder dem Zylinder- rohr fixiert sind. In vorteilhafter Weise sind die Rollbalg- führungen zumindest teilweise integraler Bestandteil des Topfelementes und/oder des Zylinderrohrs oder der Kolbenstange.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Außen- und/oder Innenführungen derart ausgebildet, dass beim Einbzw. Ausfedern des Rollbalges die Flächendifferenz (ΔA=A2-A1) zu- bzw. abnimmt. Die Veränderung der Flächendifferenz ΔA führt dazu, dass sich der Rollbalg nach einer Auslenkung in Konstruktionslage zurückstellt. Solange Haftreibung zwischen dem Kolben bzw. der Kolbenstange und dem Zylinderrohr vorliegt wird der Rollbalg aus seiner Mittellage heraus ausgelenkt . Sobald sich der Kolben losreißt nimmt der Reibungskoeffizient einen wesentlich kleineren Gleitreibungswert an und der Rollbalg kann sich zumindest teilweise in Richtung Kon- struktionslage, d.h. in eine Lage bei der die Flächendifferenz ΔA gleich der wirksamen Kolbenfläche Ak ist, zurückbewegen. Eine Zu- und Abnahme der Flächendifferenz (ΔA=A2-A1) beim Ein- und Ausfedern ist erzielbar, indem eine oder beide Innenführungen eine kegelig geformte Abrollfläche aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können auch eine oder beide Außenführungen kegelig geformte Abrollflächen aufweisen. Dabei wandert beim Einfedern der Meniskus der ersten, kleineren Rollbalghälfte auf die Längsachse des Federbeins zu und der Meniskus der zweiten, größeren Rollbalghälfte von der Längsachse des Federbeins weg. Beim Ausfedern verhalten sich die Bewegungen der Menisken umgekehrt . Anstatt kegelig geformten Abrollflächen können die Abrollflächen jede andere beliebige Form wie beispielsweise eine Parabelform aufweisen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Topfelement am Fahrzeugaufbau oder am Fahrwerkselement gelenkig angeordnet . Die gelenkige Anordnung erfolgt beispielsweise durch eine Anbindung mittels eines Kugelgelenkes. In vorteilhafter Weise ist dadurch vermieden, dass beim Ein- und Ausfedern des Federbeins über das Topfelement eine Querbelastung auf den Rollbalg wirkt und dieser außermittig belastet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist durch Bohrungen im Kolben des Kolbenzylinderaggregates der Durchmesser der Kolbenstange die wirksame Kolbenfläche. In vorteilhafter Weise ist durch die Bohrungen im Kolben die Bewegung der Kolbenstange bedämpfbar .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein maximaler und minimaler Hub des Entkopplungselementes durch Anschläge am Topfelement und am Zylinderrohr bzw. der Kolbenstange begrenzt. Um eine Beschädigung des Rollbalges durch zu große Abrollwege zu vermeiden, sind diese durch Anschläge begrenzt. Durch die Anordnung der Anschläge am Topfelement sind für diese Funktion wenig zusätzliche Bauteile erforderlich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasspeicher als Kugelspeicher ausgeführt. Aufgrund der Formgebung sind Kugelspeicher für hohe Drücke geeignet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kugelspeicher in axialer Verlängerung des Zylinderrohres oder der Kolbenstange angeordnet. Ein unmittelbares Anschließen des Kugelspeichers an das Zylinderrohr oder die Kolbenstange erfordert keine langen Zuleitungen, wodurch das Volumen des beim Ein- und Ausfedern zu verschiebenden Hydraulikmediums klein gehalten werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasspeicher radial zu dem Zylinderrohr angeordnet und mit diesem hydrau- lisch gekoppelt. Diese Anordnung des Gasspeichers ermöglicht eine sehr kurze Baufortn des Federbeins .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Gasspeicher Gasbags . Die Gasbags ermöglichen in vorteilhafter Weise eine zum Zylinderrohr radiale Anordnung des Gasvolumens.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Gasspeicher und dem Zylinderrohr ein Drosselelement angeordnet. Über das Drosselelement ist die Bewegung der Kolbenstange bzw. des Kolbens bedämpfbar. Damit ist die Dämpferfunktion in dem Federbein kostengünstig integrierbar. Alternativ kann auch im Kolben ein Drosselelement angeordnet sein. Selbstverständlich ist zur Veränderung der Dämpfercharakteristik auch ein im Querschnitt verstellbares, elektrisch ansteuerbares Drosselelement verwendbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für eine aktive Verstellung eine Ölzu- und Abfuhrvorrichtung vorgesehen. Diese Vorrichtung ermöglicht das Hydraulikmedium im Federbein zu vergrößern oder zu verkleinern. Um eine möglichst spontane Verstellung zu erzielen ist das Hydraulikmedium dem Zylinderrohr zuzuführen.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungs- beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hydropneumatisehen Federbeins mit einem als Doppelrollbalg ausgeführten, am Zylinderrohr angeordneten Entkopplungselement ,
Fig. 2 eine weitere Ausführung des Federbeins aus Fig. 1, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Federbeins mit einem an einer Kolbenstange angeordneten Entkopplungselement,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Federbein gemäß Fig. 1 mit einem radial zum Zylinderrohr angeordneten Gasspeicher,
Fig. 5 ein Federbein aus Fig. 4 mit einem Dämpferventil im Kolben,
Fig. 6 ein Federbein aus Fig. 4 mit einem Dämpferventil zwischen Zylinderrohr und Gasspeicher.
Fig. 7 ein Federbein mit einem zweiteiligen Topfelement und einem kugelförmigen Gasspeicher und
Fig. 8 ein Federbein mit einem zweiteiligen Topfelement mit einem Gasbag.
Gleiche und gleichwirkende Bauteile in den Figuren 1-8 sind im Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In Fig. 1 ist schematisch ein hydropneumatisches Federbein dargestellt, das üblicherweise zwischen einem Fahrzeugaufbau Ia und einem gegenüber dem Fahrzeugaufbau Ia beweglichen Fahrwerkselement Ib angeordnet. Das Fahrwerkselement Ib ist beispielsweise ein am Fahrzeugaufbau Ia gelenkig angelagerter Lenker .
Das Federbein weist einen Gasspeicher 3, ein Kolben- Zylinderaggregat 2 und ein zwischen einem Topfelement 7 und dem Kolbenzylinderaggregat 2 zwischengeschaltetes Entkopplungselement 4 auf. An dem Kolben-Zylinderaggregat 1 und an dem Topfelement 7 sind jeweils Gelenke 20a, 20b zur Anbindung am Aufbau Ia und an dem Fahrwerkselement Ib vorgesehen. Gegeneinander bewegliche Bauteile 26,30,21,9 sind über Faltenbälge 31 gegen ein Eintreten von Verschmutzungen geschützt .
Das Kolben-Zylinderaggregat 2 umfasst ein mit Hydraulikflüssigkeit gefülltes Zylinderrohr 8. In dem Zylinderrohr 8 ist eine einen Kolben 5 umfassende Kolbenstange 9 geführt. Das Zylinderrohr 8 weist eine ein Dichtungspaket 22 umfassende Kolbenstangenführung 21 auf.
Der Kolben 5 teilt das Volumen des Zylinderrohrs 8 in zwei Bereiche 23a, 23b. Damit Hydraulikfluid beispielsweise beim Einfahren der Kolbenstange 9 aus dem Bereich 23a in den Bereich 23b strömen kann, weist der Kolben 5 eine als Bohrung ausgeführte Öffnung 13 auf. Je nach Auslegung des Strömungsquerschnitts der Öffnung 13 kann eine kleine oder eine hohe Dämpfung eingestellt werden. In Ergänzung ist die Bedämpfung beispielsweise durch Plattenventile erhöhbar. Die wirksame Kolbenfläche Ak entspricht in dieser Anordnung der durch den Kolbenstangendurchmesser bestimmten Fläche.
Das Entkopplungselement 4 ist als Doppelrollbalg ausgeführt. Der Doppelrollbalg 4 umfasst eine erste und zweite, unterschiedliche Wirkflächen Al, A2 aufweisende Rollbalghälfte 6a, 6b. Die erste Rollbalghälfte 6a weist gegenüber der zweiten Rollbalghälfte 6b eine kleinere wirksame Fläche Al auf. Die Wirkflächen Al, A2 der ersten und zweiten Rollbalghälfte 6a, 6b sind durch die durch die Menisken 25a, 25b beschriebenen Kreisflächen definiert.
Die erste Rollbalghälfte 6a rollt am Innendurchmesser an einem an dem Zylinderrohr 8 angeordneten Abrollkolben IIa und am Außendurchmesser an einer in dem Topfelement 7 angeordneten Außenführung 10a ab.
Die zweite Rollbalghälfte 6b rollt am Innendurchmesser an einer gleichfalls am Zylinderrohr 8 angeordneten Abrollkol- ben IIb und am Außendurchmesser an einer in dem Topfelement 7 angeordneten Außenführung 10b ab.
Die Außen- und Innenführungen 10a, 10b, IIa, IIb können dabei als Zusatzteil oder auch Integral mit dem Zylinderrohr 8 oder dem Topfelement 7 ausgeführt sein.
In der in Fig.l und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Außenführung 10b einteilig mit dem Topfelement 7 ausgeführt, in Fig. 3 bis Fig. 6 sind beide Außenführungen 10a, 10b einteilig mit dem Topfelement 7 ausgeführt.
Das Topfelement 7 stellt die Verbindung zum Fahrzeugaufbau Ia her. Das Topfelement 7 ist gelenkig am Aufbau Ia angeordnet. Hierzu ist das Topfelement 7 über ein Kugelgelenk 20a angebunden, das eine Kugel 30 und eine dazu komplementär ausgebildete Kugelschale 26 umfasst. Die Kugelschale 26 ist direkt oder gemäß Fig. 1 unter Zwischenschaltung eines schwingungs- dämpfenden Elastomer- oder Schaumwerkstoffes 27 an dem Fahrzeugaufbau Ia angebunden. Zur Verbindung mit dem Fahrwerks - element Ib weist die Kolbenstange 9 an der vom Kolben 5 abgewandten Seite ein als Auge ausgeführtes Gelenk 20b auf, das das Fahrwerksteil unter Zwischenschaltung einer Elastomerbuchse 17 umgreift.
An dem Zylinderrohr 8 sind Zug- und Druckanschläge 15a, 15b vorgesehen, die mit Zug- und Druckanschlägen 14a, 14b am Topfelement 7 zusammenwirken. In der vorliegenden Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist das Zug- und Druckanschlag 14a, 14b am Topfelement 7 integral mit diesem ausgeführt und der Druckanschlag 15b integral mit dem Abrollkolben IIa ausgeführt.
Der Gasspeicher 3 schließt sich auf der der Kolbenstangenführung 21 abgewandten Seite an das Zylinderrohr 8 an. Der Gasspeicher 3 umfasst einen mit Gas gefüllten Bereich, der von einem mit Hydraulikmedium gefüllten Bereich über eine Membran abgetrennt ist. Das im Gasspeicher 3 enthaltene Hydraulikmedium ist hydraulisch mit dem Hydraulikmedium in dem Zylinderrohr 8 verbunden. Zwischen dem Gasspeicher 3 und dem Zylinderrohr 8 ist ein Drosselelement 28 angeordnet, so dass das vom Zylinderrohr 8 in den Gasspeicher 3 oder umgekehrt strömende Hydraulikmedium gedrosselt wird und Ein- und Ausfedervorgänge des Federbeins gedämpft werden. In einer alternativen Ausführung ist der Querschnitt des Drosselelementes 28 beispielsweise elektrisch veränderbar, so dass unterschiedliche Dämpfungshärten einstellbar sind.
Eine Vorrichtung 19 zur Zu- und Abfuhr von Hydraulikmedium ist an dem Zylinderrohr 8 angeschlossen. Diese Vorrichtung 19 erlaubt ein aktives Ansteuern des Federbeins, wodurch beispielsweise ein An- oder Absenken des Fahrzeugaufbaus Ia oder eine Stabilisierung des Aufbaus bei Kurvenfahrten möglich ist .
Das von dem Doppelrollbalg 4 umgrenzte Volumen ist hydraulisch über mindestens einen Kanal 24 mit dem Hydraulikmedium in dem Zylinderrohr 8 verbunden. Die Aufgabe des Entkopplungselementes 4 ist, axiale Kräfte die aus Reibungskräften zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderrohr 8 beziehungsweise zwischen Kolbenstange 9 und Kolbenstangenführung 21 resultieren vom Fahrzeugaufbau Ia abzukoppeln. Aufgrund hoher Drücke von über lOObar bei hydropneumatisehen Federn sind die oben genannten Reibungskräfte, insbesondere die Haftreibungskräfte dementsprechend hoch.
Voraussetzung für die Funktion des Doppelrollbalgs 4 ist, dass in Konstruktionslage an dem unter Druck stehenden Zylinderrohr 8 axiales, d.h. in Längsrichtung des Federbeins Kräftegleichgewicht vorliegt. Auf das Zylinderrohr 8 wirkt an der dem Fahrzeugaufbau Ia zugewandten Seite der Druck auf den vollen Innendurchmesser Az des Zylinderrohres 8, auf der gegenüberliegenden Seite wirkt der Druck auf eine um die wirksame Kolbenfläche verminderte Fläche ΔA = Az-Ak. Um Kräfte- gleichgewicht am Zylinderrohr 8 herstellten zu können weisen die durch die Menisken 25a, 25b beschriebenen Flächen Al und A2 der ersten und der zweiten Rollbalghälfte 6a, 6b eine Differenz auf, die der wirksamen Kolbenfläche entspricht. Damit besteht Kräftegleichgewicht am Zylinderrohr 8:
p * Az = p * ( (Az-Ak) + (A2-A1) )
mit A2-A1 = Ak.
Das Zylinderrohr 8 weist zwei Zylinderböden auf, wobei die Fläche eines der Zylinderböden, d.h. der Kolbenstangenführung 21, durch den Querschnitt der Kolbenstange 9 vermindert ist. Dieser Unterschied wird durch den Doppelrollbalg 4 derart kompensiert, dass am Zylinderrohr 8 in Konstruktionslage bei einem vorgegebenen Druck p in axialer Richtung wieder Kräftegleichgewicht herrscht. Die größere Fläche A2 der zweiten Rollbalghälfte 6b ist derart angeordnet, dass die aus dem Druck p auf die größere Fläche A2 resultierende Kraft in die gleiche Richtung wirkt wie die aus dem Druck p auf die Fläche der Kolbenstangenführung 21 resultierende Kraft.
Beispielsweise bei einem Einfedervorgang drücken der Kolben 5 und die Kolbenstange 9 aufgrund der Haftreibungskräfte das Zylinderrohr 8 in Richtung Fahrzeugaufbau Ia. Aufgrund dieser Reibungskräfte rollt die erste Rollbalghälfte 6a an der Innenführung IIa Richtung Gelenkauge 20b und an der Außenführung 10a Richtung Kugelgelenk 20a ab. Die zweite Rollbalghälfte 6b rollt auf der Innenführung IIb in Richtung Gelenkauge 20b und auf der Außenführung 10b in Richtung Kugelgelenk 20a.
Aufgrund der Elastizität des Doppelrollbalges 4 rollt dieser solange, bis die Gegenkraft des Doppelrollbalges 4 die Haft- reibungskraft übersteigt und der Kolben 5 bzw. Kolbenstange 9 zu gleiten beginnt. Da nun eine gegenüber der Haftreibungskraft wesentlich kleinere Gleitreibungskraft wirkt, kann der Doppelrollbalg 4 zumindest teilweise in Richtung Konstruktionslage zurückrollen .
Die Rückstellungskraft des Doppelrollbalges 4 in Konstruktionslage wird verstärkt, indem beim Einfedern des Doppelrollbalges 4, d.h. wenn sich beim Eintauchen der Kolbenstange 9 in das Zylinderrohr 8 sich die Menisken 25a, 25b aufeinander zubewegen, die Flächendifferenz zwischen den Fläche Al und A2 größer und beim Ausfedern des Doppelrollbalges 4, d.h. wenn beim Ausfahren der Kolbenstange 9 aus dem Zylinderrohr 8 sich die Menisken 25a, 25b voneinander wegbewegen, die Flächendifferenz zwischen den Fläche Al und A2 kleiner wird. Dies kann erzielt werden, indem sich die Durchmesser an der Innen- oder Außenführung über dem Rollweg verändern. Beispielsweise können eine oder beide der Innenführungen IIa, IIb und/oder eine oder beide der Außenführungen 10a, 10b kegelige Mantelfläche aufweisen. Die Kegelflächen sind dabei so anzuordnen, dass sich bei einem Einfedern der Meniskus 25a der ersten Rollbalghälfte 6a in Richtung Längsachse 12 des Kolben- Zylinderaggregates 2 bewegt und sich der Meniskus 25b der zweiten Rollbalghälfte 6b von der Längsachse 12 des Kolben- Zylinderaggregates 2 wegbewegt. Bei Ausfedern des Federbeins stellt sich dann eine gegenüber der vorab beschriebenen, umgekehrte Bewegung der Menisken ein. Selbstverständlich sind neben kegeligen Mantelflächen auch andere Formen möglich.
Im Beispiel der Figur 1 wird die Rückstellung des Rollbalges 4 in Konstruktionslage durch kegelförmige Innenführungen IIa, IIb erzielt.
Die Erläuterungen zur Funktion des Federbeins aus Figur 1 treffen im Wesentlichen auch auf die folgenden Ausführungsformen zu, die verschiede Varianten zur Anordnung der Federbeinkomponenten aufzeigen. Die Fig. 2 zeigt ein hydropneumatisches Federbein, bei dem der Gasspeicher 3 am Ende der Kolbenstange 9 als Verbindungselement zum Fahrzeugaufbau Ia über ein Kugelgelenk 20a angebunden ist. Die Verbindung zwischen dem Gasspeicher 3 und dem Volumen des Zylinderrohres 8 stellt eine Längsbohrung 29 dar. Der Doppelrollbalg 4 ist zwischen einem mit dem Fahrwerksele- ment Ib verbundenen Topfelement 7 und dem Zylinderrohr 8 angeordnet. Der Doppelrollbalg 4 ist analog der Figur 1 so ausgelegt, dass die Differenz ΔA=(A2-A1) der ersten Rollbalghälfte 6a und der zweiten Rollbalghälfte 6b zumindest in Konstruktionslage gleich der wirksamen Kolbenfläche Ak ist. Die größere Fläche A2 der zweiten Rollbalghälfte 6b ist der durch die Kolbenstange 9 verminderten Zylinderbodenfläche, d.h. der Kolbenstangenführung 21 zugewandt, die kleinere Fläche Al der ersten Rollbalghälfte 6a ist dem der Kolbenstangeführung 21 gegenüberliegenden Zylinderboden zugewandt.
Um eine über die Elastizität des Rollbalges 4 hinausgehende Rückstellung in Konstruktionslage zu erzielen ist vorgesehen, die Innenführungen IIa, IIb und Außenführungen 10a, 10b derart zu gestalten, dass beim Einfedern eine Differenzfläche ΔA=A2- Al zunimmt und beim Ausfedern abnimmmt . Ein derartiges Verhalten ist beispielsweise durch kegelförmig gestaltete Innen- und Außenführungen 10a, 10b, IIa, IIb erzielbar. In Fig. 2 ist eine Ausführung mit kegelförmig ausgeführten Innenführungen IIa, IIb gezeigt.
In Fig. 3 ist ein hydropneumatisches Federbein dargestellt, bei dem der Doppelrollbalg 4 im Gegensatz zu der Ausführung in Fig. 1 und Fig. 2 nicht am Zylinderrohr 8 sondern an der Kolbenstange 9 angeordnet ist. Das Kolben-Zylinderaggregat 2 ist über ein Gelenkauge 20b an einem Fahrwerkselement Ib angebunden. Der Doppelrollbalg 4 ist zwischen einem mit dem Fahrwerkselement Ib verbundenen Topfelement 7 und der Kolbenstange 9 angeordnet .
Der Gasspeicher 3 ist in vorliegender Ausführung radial um das Kolben-Zylinderaggregat 2 als Ringvolumen angeordnet, dieses ist in Unterscheidung zur Fig. 1 und 2 als Ringgasspeicher 16 bezeichnet. Der Ringgasspeicher 16 umgibt in Fig. 3 das Zylinderrohr 8. Der Ringgasspeicher 16 umfasst einen mit Hydraulikmedium gefüllten Bereich, in dem in einer elastischen Hülle eingeschlossenes Gas angeordnet ist. Die ein Gasvolumen umfassende Hülle ist um folgenden als Gas- bag 18 bezeichnet. Zwischen dem Ringgasspeicher 16 und dem Zylinderrohr 8 ist ein Drosselelement 28 angeordnet, so dass das vom Zylinderrohr 8 in den Gasspeicher 16 oder umgekehrt strömende Hydraulikmedium gedrosselt wird und Ein- und Ausfedervorgänge des Federbeins gedämpft werden. Für eine variable Dämpfung kann das Drosselelement 28 auch beispielsweise elektrisch verstellbare ausgeführt sein. Für eine aktive Verstellung des Federbeins ist analog zu Fig. 1 eine Ölzu- und Abfuhrvorrichtung 19 vorgesehen.
Das von dem Doppelrollbalg 4 umgrenzte Volumen ist hydraulisch über mindestens eine Längsbohrung 29 in der Kolbenstange 9 mit dem Hydraulikmedium in dem Zylinderrohr 8 verbunden.
Der Doppelrollbalg 4 ist zwischen einem mit dem Fahrwerksele- ment Ib verbundenen Topfelement 7 und Kolbenstange 9 angeordnet. Der Doppelrollbalg 4 ist analog der Figur 1 so ausgelegt, dass die Differenz ΔA=(A2-A1) der ersten Rollbalghälfte 6a und der zweiten Rollbalghälfte 6b zumindest in Konstruktionslage gleich der wirksamen Kolbenfläche Ak entspricht. Die größere Fläche A2 der zweiten Rollbalghälfte 6b ist zwischen der Kolbenstangenführung 21 und der kleineren Fläche Al der ersten Rollbalghälfte 6a angeordnet.
Voraussetzung für die Funktion des Doppelrollbalgs 4 in dieser Anordnung ist, dass in Konstruktionslage an der Kolbenstange 9 axiales Kräftegleichgewicht vorliegt. Auf die Kolbenstange 9 wirkt eine aus dem Druck p auf die wirksame Kolbenfläche Ak resultierende Kraft. Um Kräftegleichgewicht am der Kolbenstange 9 herstellten zu können, weisen die durch die Menisken 25a, 25b beschriebenen Flächen Al und A2 der ersten und der zweiten Rollbalghälfte 6a, 6b eine Differenz auf, die der wirksamen Kolbenfläche Ak entspricht.
Die größere Fläche A2 der zweiten Rollbalghälfte 6b ist derart angeordnet, dass die aus dem Druck p auf die größere Fläche A2 resultierende Kraft entgegen der aus dem Druck p auf die Kolbenstangenfläche Ak resultierenden Kraft wirkt.
Die Figuren 4 bis 6 entsprechen im Wesentlichen der Figur 1. Im Unterschied zur Figur 1 ist der Gasspeicher 3 wie in Fig. 3 als ein das Kolben-Zylinderaggregat 2 umgebender Ringgas- speicher 16 ausgeführt. Der Ringgasspeicher 16 umfasst einen mit Hydraulikmedium gefüllten Bereich, in dem Gasbags 18 angeordnet sind. Für eine aktive Verstellung des Federbeins kann analog zu Fig. 1 eine Ölzu- und Abfuhrvorrichtung 19 vorgesehen sein. Die Abkopplung des Zylinderrohres erfolgt in gleicher Weise wie in Fig. 1 über den Doppelrollbalg 4.
Im Unterschied zum Federbein in Fig. 4 weist das Federbein aus Fig. 5 ein Dämpferventil 32 im Kolben 5 auf. Durch Ansteuerung des Ventils ist der Durchfluss durch die Bohrungen 13 zur Dämpferhärteverstellung gezielt drosselbar.
Im Unterschied zum Federbein aus Fig. 4 weist das Federbein aus Fig. 6 zwischen dem Zylinderrohr 8 und dem Ringgasspeicher 16 ein verstellbares Dämpferventil 32 auf. Der Volumenstrom aus dem Zylinderrohr 8 in den Ringgasspeicher 16 und umgekehrt kann zur Verstellung der Dämpferhärte gezielt gedrosselt werden. Idealerweise ist das Dämpferventil 32 in Fig. 5 und 6 kontinuierlich verstellbar.
In Figur 7 ist im Unterschied zur Figur 1 ein Federbein mit einem zweiteiligen Topfelement V, 7'' gezeigt. Am ersten Topf 7' rollt der Außendurchmesser der ersten Rollbalghälfte 6a ab, am zweiten Topf 7'' rollt der Außendurchmesser der zweiten Rollbalghälfte 6b ab. Die Innendurchmesser der Töpfe 7 ',7'' weisen wie bereits in der Beschreibung zur Fig. 1 ausgeführt einen unterschiedlichen Durchmesser auf . Beide Töpfe 7', 7'' sind fahrzeugseitig angebunden, zwischen den Töpfen 7', 7'' ist ein Ringspalt 33 ausgebildet. Über den Ringspalt 33 steht das Innenvolumen des Entkopplungselementes 4 mit dem Gasspeicher 3 in Verbindung. Über den Verbindungskanal 24 ist wiederum das Innvolumen des Entkopplungselementes 4 mit dem Innenvolumen des Kolben- Zylinderaggregates 2 verbunden. Druckanschläge 14b, 15b und Zuganschläge 14a, 15a begrenzen den Abrollweg des Doppelroll- balges 4. An dem Gasspeicher 3 ist für eine aktive Verstellung des Federbeins eine Ölzu- oder Abführleitung 19 vorgesehen .
Im Unterschied zur Figur 4 zeigt die Figur 8 ein Federbein mit einem konzentrisch zum Entkopplungselement 4 angeordneten Ringgasspeicher 16 mit einem ringförmigen Gasbag 18. Der Doppelrollbalg 4 ist an einem zweiteiligen Topfelement 7' 7'' geführt. Am ersten Topf 7' rollt der Außendurchmesser der ersten Rollbalghälfte 6a ab, am zweiten Topf 7'' rollt der Außendurchmesser der zweiten Rollbalghälfte 6b ab. Der Ringspalt 33 zwischen dem ersten und zweiten Topf 7', 7'' und das Drosselelement 28 stellen eine Verbindung zwischen dem Ringgasspeicher 16 und dem Innenvolumen des Doppelrollbalges 4, das wiederum über ein Verbindungskanal 24 mit dem Innenvolumen des Kolbenzylinderaggregates 2 verbunden ist, her. Der erste Topf 7' sowie ein am zweiten Topf 7'' angeordnetes Blech sind an ihrem freien Ende eingezogen und jeweils mit einem Ringelement 35 versehn. Der zwischen den Ringelementen 35 verbleibende Querschnitt stellt ein Ringdrosselelement 34 dar, das den Fluss des Hydraulikmediums aus dem Kolben- Zylinderaggregat 2 in den Ringgasspeicher 16 bedrosselt.
Selbstverständlich sind die Ausführungsformen der Figuren 1 bis 8 bezüglich Anordnung des Gasvolumens oder der Gasbags, der Anordnung des Doppelrollbalges 4 am Kolben- Zylinderaggregat, der Ausgestaltung der Innen- und Außenfüh- rungen 10a, 10b, IIa, IIb, der Varianten der Zug- und Drückanschläge 14a, 14b, 15a, 15b, der verschiedenen Ausgestaltungen des Topfelementes 7 oder der verschiedenen Bohrungen und Drossel- element untereinander kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Hydropneumatisches Federbein für ein Kraftfahrzeug, zur Anordnung zwischen einem Fahrzeugaufbau (Ia) und einem gegenüber dem Fahrzeugaufbau (Ia) beweglichen, radtragenden Fahrwerkselement (Ib) mit
- einem mit Hydraulikmedium gefüllten Kolben- Zylinderaggregat (2),
- einem unter Gasdruck stehenden Gasspeicher (3) , der mit dem Kolben-Zylinderaggregat (2) derart gekoppelt ist, dass der Gasdruck auf das Hydraulikmedium wirkt,
- einem mit Hydraulikmedium gefüllten, mit dem Kolben- Zylinderaggregat hydraulisch gekoppelten Entkopplungselement (4) , das zwischen dem Kolben- Zylinderaggregat (2) und dem Fahrzeugaufbau (Ia) oder dem Fahrwerkselement (Ib) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (4) als Doppelschlauchrollbalg ausgeführt ist, die Außendurchmesser des Doppelschlauchrollbalges (4) an fahrzeugseitig oder fahrwerksseitig angebundenen Außenführungen (10a, 10b) und die Innendurchmesser an am Kolben-Zylinderaggregat (2) angeordneten Innenführungen (IIa, IIb) abrollt, wobei die wirksamen Flächen (Al, A2) beider Rollbalghälften (6a, 6b) unterschiedlich groß sind und die Flächendifferenz (ΔA=A2- Al) zumindest in Konstruktionslage im Wesentlichen gleich der wirksamen Fläche (Ak) des Kolbens (5) des Kolbenzylinderaggregates (2) ist.
2. Hydropneumatisches Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbalghälften (6a, 6b) am Außendurchmesser in einem Außenführungen (10a, 10b) unterschiedlichen Durchmessers umfassenden Topfelement (7, 7', 7'') und am Innendurchmesser an mit einem Zylinderrohr (8) oder einer Kolbenstange (9) verbundenen Innenführungen (IIa, IIb) unterschiedlichen Durchmessers abrollen.
3. Hydropneumatisches Federbein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und/oder Innenführungen (10a, IIa, 10b, IIb) derart ausgebildet sind, dass beim Ein- bzw. Ausfedern des Rollbalges 4 die Flächendifferenz (ΔA=A2-A1) zu- bzw. abnimmt .
4. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Topfelement (7) am Fahrzeugaufbau (Ia) oder am Fahr- werkselement (Ib) gelenkig angeordnet ist.
5. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass infolge Bohrungen (13) im Kolben (5) des Kolbenzylinderaggregates (2) der Durchmesser der Kolbenstange (9) die wirksame Kolbenfläche Ak ist.
6. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler und minimaler Hub des Entkopplungselementes (4) durch Anschläge (14a, 14b, 15a, 15b) am Topfeie- raent (7) und am Zylinderrohr (8) bzw. der Kolbenstange (9) begrenzt ist.
7. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (3) als Kugelspeicher ausgeführt ist.
8. Hydropneumatisches Federbein nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelspeicher (3) in axialer Verlängerung des Zylinderrohrs (8) oder der Kolbenstange (9) angeordnet ist.
9. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (3) als ein radial zu dem Zylinderrohr (8) angeordneter Ringgasspeicher (16) ausgeführt ist, der mit dem Zylinderrohr (8) hydraulisch gekoppelt ist.
10. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringgasspeicher (16) Gasbags (18) umfasst .
11. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gasspeicher (3) und dem Zylinderrohr (8) ein
Drosselelement (28) angeordnet ist.
12. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben (5) ein Drosselelement (28) angeordnet ist.
13. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (28) verstellbar ist.
14. Hydropneumatisches Federbein nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für eine aktive Verstellung eine Ölzu- und Abfuhrvorrichtung (19) vorgesehen ist.
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