-
Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes,
hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einer einen Arbeitskolben tragenden Kolbenstange und einer im Arbeitsraum des
Arbeitskolbens angeordneten Pumpe, die einen innerhalb der hohlen Kolbenstange angeordneten
und von einer Feder belasteten Pumpenstößel aufweist, der von der Kolbenstange gegen
die Kraft der Feder betätigt wird und einen Pumpenkolben antreibt, um zur Niveauregelung
Druckmittel aus einem Vorratsraum in den Arbeitsraum zu fördern.
-
Derartige hydropneumatische Federbeine sind beispielsweise aus der
deutschen Auslegeschrift 1117 412, der deutschen Auslegeschrift 1135 309
und der französischen Patentschrift 1207 540 bekannt. Diesen bekannten Ausführungen
haftet der Nachteil an, daß die Pumpe nicht nur in der Hochregelphase, sondern entweder
während des gesamten Betriebes oder doch während großer Betriebsbereiche mitläuft.
Das ergibt zum einen unerwünschte Auswirkungen auf die Kennlinie und zum anderen
größeren Verschleiß, da die gegeneinander beweglichen Pumpenteile eine dauernde
Bewegung ausführen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
zu vermeiden und ein hydropneumatisches Federbein mit einer einfachen Pumpeinrichtung
zu schaffen, bei dem die Pumpeinrichtung nur während der Hochregelphase mitläuft.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pumpenstößel
unabhängig von der Kolbenstange gelagert ist und die ihn belastende Feder zwischen
zwei Widerlagern am Pumpenzylinder bzw. am Pumpenstößel eingespannt ist und den
Pumpenstößel umgibt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Pumpenstößel die Bewegungen
der Kolbenstange nicht mitmachen muß, sondern nur während der Hochregelphase mitgenommen
wird.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
der Pumpenstößel nur im Pumpenzylinder gelagert ist.
-
Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorteilhaft, den Pumpenkolben im
Pumpenzylinder in an sich bekannter Weise mittels einer Manschette abzudichten,
die als Pumpenauslaßventil dient.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung besteht
darin, daß in der hohlen Kolbenstange ein elastischer Puffer zur Betätigung des
Pumpenstößels angeordnet ist.
-
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
hydropneumatischen Federbeines dargestellt. Es zeigt A b b. 1 ein Federbein, dessen
Druckmittel aus einem öl-Gas-Gemisch besteht und dessen Kolbenstange bis kurz vor
den Förderbeginn der Pumpe eingeschoben ist, A b b. 2 ein Federbein, dessen Druckmittel
Öl und Gas durch einen Trennkolben voneinander getrennt sind und bei dem die Kolbenstange,
wie nach A b b. 1, eingeschoben ist, A b b. 3 ein Federbein, dessen Arbeitsraum
und dessen Vorratsraum mittels Leitungen mit den entsprechenden Räumen von weiteren
Federbeinen verbunden sind, A b b. 4 ein Federbein, dessen Gasraum und dessen Vorratsraum
mittels Leitungen mit den entsprechenden Räumen von weiteren Federbeinen verbunden
sind.
-
Bei dem Federbein nach A b b. 1 ist in einem Boden 1 eines Arbeitsraumes
2 ein Pumpenzylinder 3 mittels eines konischen Gewindezapfens 4 abdichtend befestigt.
Der Pumpenzylinder 3 ist an seinem anderen Ende durch eine hülsenförmige, als Widerlager
5 dienende Führung, in der ein Pumpenstößel 6 verschiebbar gelagert ist, verschlossen.
Am unteren Ende des mit Bohrungen 7 und 8 versehenen Pumpenstößels 6 ist ein mit
Bohrungen 9 versehener Pumpenkolben 10 befestigt. Der Pumpenkolben 10 ist mittels
einer Manschette 11 abgedichtet. Der Pumpenstößel 6 ist von einer Feder 12 umgeben,
die zwischen der das Widerlager 5 bildenden Führung und einer oder mehreren ein
zweites Widerlager 13 bildenden Muttern eingespannt ist. In dem Gewindezapfen
4 ist ein Ansaugventil 14 angeordnet, welches von einer Feder 15 auf
seinen Sitz gedrückt wird.
Der Pumpenzylinder 3 besitzt eine Bohrung
16, die eine Verbindung zwischen der Pumpe und dem Arbeitsraum 2 herstellt. über
dem Pumpenstößel 6 ist ein elastischer Puffer 17 in der hohlen Kolbenstange 18 angeordnet.
Am unteren Ende der Kolbenstange 18 ist ein Dämpfungskolben 19 befestigt. Dieser
Dämpfungskolben-19 besitzt mehrere Bohrungen 20, die auf einer Seite mittels
Ventilplatten 21
abgedeckt sind. Eine im -Dämpfungskolben=19 vorgesehene weitere
Bohrung 22 gestattet- einen' freien Durchlaß. Die Kolbenstange 18 ist in einer Abschlußwand
23 geführt und mittels eines Dichtungsringes 24 nach außen hin abgedichtet. Der
mit einem Öl-Gas-Gemisch gefüllte Arbeitsraum 2 ist - von einem Arbeitszylinder
25 umgeben, dessen Zylinderenden durch den Boden 1 und die Abschlußwand 23 abdichtend
verschlossen sind. Zwischen der Außenwand des Arbeitszylinders 25 und einem zylinderförmigen
Gehäuse 26 --ist :ein mit einem Öl-Gas-Gemisch gefüllter Vorratsraum 27 angeordnet.
Dieser Vorratsraum 27 steht über. einen oder mehrere Kanäle 28 mit dem Ansaugventil
14 in ständiger Verbindung. Der Arbeitsraum 2 ist durch ein von einem Stößel 29
betätigbares und von einer Feder 30 geschlossen gehaltenes Ventil 31 über einen
Kanal 32- mit dem Vorratsraum 27 verbindbar.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 2"- sind beide Druckmittel,
Öl und Gas, durch einen beweglichen Trennkolben 33:. im Arbeitsraum 2 voneinander
getrennt. Das Gas wird durch eine im Boden 1 vorhandene Öffnung 34 -`in einen Gasraum
351 und hiernach durch einen Verschluß 36 in bekannter Weise abgedichtet.
Der übrige Aufbau des Federbeines entspricht dem der A b b. 1.
-
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach A b b. 3 ' ist der Arbeitsraum
2 - mit einer Leitung 37
versehen, die zu dem Arbeitsraum eines weiteren
Federbeines führt. - Der Vorratsraum 27 besitzt eine Leitung 38, die zum Vorratsraum
eines weiteren Federbeines führt. Der übrige Aufbau entspricht den Federbeinen nach
den A b b. 1 und 2.
-
Beim Federbein nach A b b. 4 ist der Gasraum 35 mittels der Leitung
37 mit dem Gasraum eines weiteren Federbeines-- verbunden. Der Vorratsraum 27 ist,
wie nach A b b: 3, mit dem Vorratsraum eines weiteren Federbeines verbunden. -Der
Pumpenkolben 10 besitzt ein von einer Feder 39 geschlossen gehaltenes Pumpenatslaßventil'
40 und ist durch einen Dichtungsring 41- gegen den Pumpenzylinder 3 abgedichtet.
- Der übrige Aufbau entspricht den Federbeinen nach den A b b. 1 bis 3.
-
Die Wirkungsweise des Federbeines nach A b b. 1 ist folgende: Beim
weiteren Einschieben der Kolbenstange 18 über die in der Abbildung gezeichnete Stellung
hinaus kommt der elastische Puffer 17 am Pumpenstößel 6 zur Anlage und drückt diesen
gegen die Kraft der Feder 12 -abwärts. Dabei verdrängt der Pumpenkolben 10
das -in dem Pumpenzylinder 3 befindliche Druckmittel- über die Manschette 11, die
i Bohrungen 9, 7, 8 und 1.6 in den Arbeitsraum 2. Hierdurch-wird das Druckmittelvolumen
in dem Arbeitsraum 2 erhöht;' so daß die Kolbenstange 18 entsprechend ausgeschoben
wird. Bewegt sich die Kolbenstange in umgekehrter Richtung, so wird der i Pumpenkolben
10 durch die Kraft der Feder 12 auswärts bewegt und saugt Druckmittel
über das Ansaugventil 14 und die -Kanäle 28 aus dem Vorratsraum 27
in den Pumpenzylinder 3 an.. Durch diese wechselnde Tätigkeit wird die Kolbenstange
18 so weit ausgeschoben, bis der -Fahrzeugaufbau in die gewünschte Höhenlage gebracht
ist. Von einer bestimmten Fahrzeuglast an"bleibt der Pumpenkolben 10 in- zunehmend
eingeschobener tage, da die Kraft der Feder 12 nicht mehr ausreicht, den Pumpenstößel
6 gegen den erhöhten Druck im Arbeitsraum 2 zu verschieben. Da bei größeren Amplituden
trotzdem noch eine Pumpenbetätigung stattfindet, erreicht die Kolbenstange 18 auch
bei einem Verbleiben des Pumpenstößels 6 in einer nur teilweise eingeschobenen Stellung
ihre ursprüngliche Lage wieder. Wenn die Gewichtsbelastung des -Fahrzeuges verringert
wird, fährt die Kolbenstange 18 auf Grund der Expansion des Druckmittels im Arbeitsraum
2 so weit aus dem Federbein heraus, bis der Dämpfungskolben 1:9 durch Anstoßen auf
Grund von Schwingungen oder einer entsprechenden Ausfahrstellung den Stößel 29 verschiebt.
Dabei wird das Ventil 31 von seinem Sitz abgehoben und Druckmittel über den
Kanal 32 in den Vorratsraum 27 abgelassen. Hiernach bewegt die Feder 12 den Pumpenstößel
6 wieder in die ausgeschobene Lage, so daß bei erneut zunehmender. Gewichtsbelastung
des Fahrzeuges die Pumpenarbeit wieder beginnen kann. Die Dämpfung wird in bekannter
Weise dadurch bewirkt, daß das Druckmittel in wechselnder Richtung über die in dem
Dämpfungskolben 19 vorhandenen Bohrungen 20 und 22 gedrückt und dabei gedrosselt
wird: Die Wirkungsweise des Federbeines nach A b b. 2 ist die gleiche wie die des
Federbeines nach A b b.1. Die beiden Druckmittel Öl und Gas sind hier jedoch durch
den beweglichen Trennkolben 33 voneinander getrennt.
-
Die Wirkungsweise der Federbeine nach den A b b. 3 und 4 ist im wesentlichen
die gleiche wie die der Federbeine nach. A b b. 1 und 2. Ein Unterschied besteht
jedoch darin, daß der Arbeitsraum 2 bzw. der Gasraum 35 und der Vorratsraum 27 durch
Leitungen 37 und 38 mit den entsprechenden Räumen gleicher Federbeine verbunden
sind. Das hat den Vorteil, daß die Federkraft in den verbundenen Federbeinen auf
den gleichen Wert gebracht werden kann.
-
Die Ausführung des Federbeines ist nicht auf die gezeichneten Beispiele
beschränkt. Bei entsprechender Ausgestaltung kann an Stelle des beweglichen Trennkolbens
auch ein anderes an sich bekanntes Trennorgan zwischen öl und Gas verwendet
werden; z. B. ein Schlauch, eine Rollmanschette oder ein Faltenbalg.