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DE19849222B4 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung - Google Patents

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung Download PDF

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DE19849222B4 DE19849222A DE19849222A DE19849222B4 DE 19849222 B4 DE19849222 B4 DE 19849222B4 DE 19849222 A DE19849222 A DE 19849222A DE 19849222 A DE19849222 A DE 19849222A DE 19849222 B4 DE19849222 B4 DE 19849222B4
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Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange sowie einem weiteren, das Dämpfungsmittel beaufschlagenden Druckerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger (18) über eine mit Rückschlagventilen (19, 20) versehene Pumpkammer (21) das Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer (2) direkt in die Hochdruckkammer (1) und über eine Strömungsverbindung (3) weiter in den Arbeitsraum (4), oder direkt in die Hochdruckkammer (1) und dazu parallel in den Arbeitsraum (4) fördert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange sowie einem weiteren, das Dämpfungsmittel beaufschlagenden Druckerzeuger.
  • Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine bekannt (z.B. DE 196 35 880 A1 ), bei denen über die Kolbenpumpe des Federbeines während der Fahrt des Fahrzeuges Dämpfungsmittel so lange in den Arbeitszylinder gepumpt wird, bis die Niveaulage des Fahrzeuges erreicht ist. Nach Erreichen der Niveaulage gibt der Arbeitszylinder eine Abregelöffnung frei, so dass unter Zu hilfenahme eines Kurzschlusses (Bypass) ein weiteres Hochregeln des Fahrzeugaufbaus vermieden wird. Darüber hinaus weisen diese Federbeine Vorrichtungen auf, die bei stehendem Fahrzeug ein Aufregeln auf Niveaulage des Fahrzeugaufbaus ermöglichen, indem das im Pumpenraum befindliche Dämpfungsmittel durch ein weiteres Antriebsmittel druckbeaufschlagbar ist. Durch dieses Antriebselement erfolgt nach Öffnen der entsprechenden Ventile ein Druckausgleich zwischen dem Pumpenraum und dem mit dem Hochdruckraum in Verbindung stehenden Arbeitsraum, so dass ohne Zufuhr von Öl bzw. Fluid oder Dämpfungsmittel ein Aufregeln des Fahrzeugaufbaus im Stand erreicht werden kann.
  • Derartige Federbeine lassen, bedingt durch die Konstruktion der Einbeziehung der Rückschlagventile, nur die Möglichkeit, den Pumpraum vom äußeren Kolbenstangenende her mit einem externen Druckerzeuger zu beaufschlagen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federbein mit innerer Niveauregelung und einer bei stehendem Fahrzeug wirksamen Aufregelanlage so weiterzubilden, dass eine kompakte und leicht montierbare Einheit geschaffen werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Druckerzeuger über eine mit Rückschlagventilen versehene Pumpkammer das Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer direkt in die Hochdruckkammer und über eine Strömungsverbindung weiter in den Arbeitsraum, oder direkt in die Hochdruckkammer und dazu parallel in den Arbeitsraum fördert.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass der zusätzliche Druckerzeuger am Außengehäuse des Federbeines angeflanscht werden kann oder dass der zusätzliche Druck erzeuger zumindest teilweise im Gehäuse des Federbeines integriert ist, wobei gewisse Bauteile innerhalb des Federbeines und andere Bauteile außerhalb des Federbeines angebracht werden können. Günstig ist dabei, wenn der zusätzliche Druckerzeuger mit seinen entsprechenden Anschlüssen in der näheren Umgebung der Hochdruckkammer oder dem mit der Hochdruckkammer in Verbindung stehenden Arbeitsraum vorgesehen ist.
  • Zu einer einwandfreien Steuerung des extern aufgebrachten Druckes durch den weiteren Druckerzeuger ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass vom Druckerzeuger zu der Hochdruckkammer ein Rücschlagventil angeordnet ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht darüber hinaus vor, dass von der Niederdruckkammer zum Druckerzeuger ein Rückschlagventil angeordnet ist.
  • Eine fertigungstechnisch einfache Fixierung sieht vor, dass der Druckerzeuger am Außenumfang des Arbeitszylinders angeordnet ist.
  • Nach einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Druckerzeuger ein Kolben von einem motorisch angetriebenen Exzenter beaufschlagt wird. Mit Vorteil ist dabei als motorischer Antrieb ein Elektromotor vorgesehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass als Druckerzeuger eine Zahnradpumpe vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus lässt sich nach einer günstigen Ausführungsform vorsehen, dass als Druckerzeuger ein axial beweglicher Kolben von einem Elektromagneten beaufschlagt wird.
  • Zu einer kostengünstigen Lösung wird vorgesehen, dass ein Druckerzeuger auf mindestens zwei Federbeine wirkt.
    •
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nach den Zeichnungen schematisch dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, im Schnitt,
  • 2 eine weitere Ausführungsform mit unterschiedlicher Anbringung des Druckerzeugers, im Schnitt,
  • 3 eine Ausführungsform mit unterschiedlichem Antrieb des Druckerzeugers,
  • 4 ein Druckerzeuger zur Verwendung in einem Federbein mit einer hydraulischen Beaufschlagung,
  • 5 eine Ausführungsform mit einem Druckerzeuger, welcher auf zwei Federbeine einwirkt,
  • 6 ein Druckerzeuger im Bereich des Arbeitszylinders als Einzelheit geschnitten,
  • 7 eine Zahnradpumpe als Verwendung zur Druckerzeugung in einem Druckerzeuger als Einzelheit,
  • 8 ein Druckerzeuger mit einem Federbein, im Schnitt, wobei der Druckerzeuger magnetisch beaufschlagbar ist.
  • Das in 1 dargestellte Federbein mit innerer Niveauregelung für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 22 des Federbeines, in dem ein Dämpfungskolben 17 am Ende einer Kolbenstange 7 gleitet. Der Arbeitszylinder 22 ist auf der einen Seite durch einen Boden und auf der anderen Seite durch einen Deckel abgeschlossen, durch den die Kolbenstange 7 abgedichtet nach außen tritt. Der Boden und die Kolbenstange 7 sind mittels Befestigungsvorrichtungen am Aufbau des Fahrzeuges bzw. an der Achse des Fahrzeuges in nicht dargestellter Weise befestigt. Der Arbeitszylinder 22 ist von einer ringförmigen, zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichskammer umgeben. Es handelt sich hierbei um die Niederdruckkammer 2. Stirnseitig an den Arbeitszylinder 22 ist die Hochdruckkammer 1 angeschlossen, wobei der Trennkolben 26 das Gas der Hochdruckkammer vom Dämpfungsmittel der Hochdruckkammer trennt.
  • Im völlig abgeregelten, das heißt im nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruckkammer 2 und in der Hochdruckkammer 1 gleicher Druck. Die Niederdruckkammer 2 steht über die Ablaßbohrung 12, dem Einlaßventil 8, dem Auslaßventil 9 und dem Bypaß 10 mit der oberen Arbeitskammer 4 und von dort über die Dämpfungsventile 5 mit dem unteren Arbeitsraum 6 in Verbindung. Die Pumpenstange 27 bildet zusammen mit dem Hohlraum der Kolbenstange 7 den Pumpenraum 11 und fördert ständig während der Fahrbewegung des Fahr zeuges Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 2 in den oberen Arbeitsraum 4, so lange bis der Bypaß 10 ein Verbindung zwischen dem oberen Arbeitsraum 4 und dem Pumpraum 11 herstellt.
  • Während des Stillstandes des Fahrzeuges, das heißt die Kolbenstange 7 bewegt sich gegenüber dem Arbeitszylinder nicht, würde bei Beladung des Fahrzeuges und Erhöhung des Fahrzeuggewichtes ein Absinken des Fahrzeugaufbaus erfolgen, indem die Kolbenstange 7 langsam in den Arbeitszylinder 22 eintaucht. Ein Anheben des Fahrzeugaufbaus läßt sich in diesem Zustand nur durch Druckerhöhung im oberen bzw. unteren Arbeitsraum 4, 6 erzielen. Hierzu wird der Druckerzeuger 18 zugeschaltet, wobei ein Antrieb 13 über ein Getriebe 14 einen Exzenter 15 in Drehbewegung versetzt und den Kolben 16 axial bewegt. In der Pumpkammer 21 wird dabei der Druck erhöht, so daß sich das Rückschlagventil 20 zur Niederdruckkammer 2 hin schließt und das Rückschlagventil 19 zur Hochdruckkammer 1 oberhalb einem bestimmten Druck öffnet, um somit den Druck in der Hochdruckkammer 1 zu erhöhen. Dieser erhöhte Druck in der Hochdruckkammer 1 setzt sich über die Strömungsverbindung 3 in den Arbeitsraum 4, 6 fort und bewegt den Dämpfungskolben 5 gegenüber dem Arbeitszylinder 22 auswärts. Die Auswärtsbewegung erfolgt bei ständig erhöhtem Druck so lang, bis der Bypaß 10 wiederum die Verbindung vom oberen Arbeitsraum 4 zum Pumpraum 11 freigibt, in dieser Position ist der Fahrzeugaufbau auf das entsprechend gewünschte Niveau gebracht worden. Die Druckerhöhung durch den Druckerzeuger 18 bewirkt eine Auswärtsbewegung der Kolbenstange 7 ohne Fremdeinspeisung von zusätzlichem Dämpfungsmittel.
  • Aus der 2 ist eine Ausführungsform zu entnehmen, im Prinzip wie in 1 bereits dargestellt, mit dem Unterschied, daß der Druckerzeuger 18 zu sammen mit dem Antrieb 13 nach unten gerichtet angeordnet ist. Ansonsten entspricht diese Ausführung dem Prinzip wie in 1 bereits dargestellt.
  • In der 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Exzenter 15, welcher auf den Kolben 16 einwirkt, direkt von einer biegeelastischen Antriebswelle 28 in Rotationsbewegung gesetzt wird.
  • Aus der 4 ist wiederum ein Druckerzeuger 18 zu entnehmen, bei dem der Kolben 16 über eine Hydraulikleitung 29 direkt beaufschlagt wird, ohne Zwischenschaltung eines Getriebes im Bereich des Druckerzeugers.
  • Die 5 ist mit einem zentralen Druckerzeuger 18 versehen, der wiederum aus einem Getriebe 14 und einem Antrieb 13 besteht, wobei über Strömungsverbindungen 30 zwei Federbeine 25a und 25b beaufschlagbar sein können. Als Druckerzeuger 18 lassen sich jedoch auch hydraulische Antriebe wie in 4 oder biegeelastische Antriebswellen, wie in 3 dargestellt verwenden.
  • In der 6 ist als Einzelheit ein Druckerzeuger 18 dargestellt, dessen Exzenter 15 den Kolben 16 beaufschlagt, um somit aus der Pumpkammer 21 einen entsprechenden Druck in die Hochdruckkammer 1 zu fördern. In dem unten dargestellten Ausschnitt ist dabei der Kolben 16 zusätzlich mit einer Feder 31 beaufschlagt, die einen ständigen Kontakt zwischen dem Kolben 16 und dem Exzenter 15 gewährleistet. Dies ist besonders dann notwendig, wenn durch nachlassenden Druck in der Pumpkammer 21 der Kolben 16 nicht genügend in Richtung des Exzenters 15 durch den Hydraulikdruck bewegt wird.
  • Aus der 7 ist eine integrierte Lösung dargestellt, bei der zwischen der Hochdruckkammer 1 und der Niederdruckkammer 2 im Federbein selbst eine Zahnradpumpe 23 angeordnet ist, welche über das Rückschlagventil 20 Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer 2 in die Hochdruckkammer 1 fördert, so daß von dort über die Strömungsverbindung 3 der obere Arbeitsraum 4 entsprechend mit Hochdruck beaufschlagt wird.
  • Aus der 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Hochdruckkammer 1 über eine Membran 32 von der hydraulikseitigen Hochdruckkammer 1b getrennt ist. Die Niederdruckkammer 2 ist wiederum über das Rückschlagventil 20 mit dem Druckerzeuger 18 verbunden, während der Kolben 16 den Druck vorbei am Rückschlagventil 19 direkt in den oberen Arbeitsraum 4 bzw. die Hochdruckkammer 1b fördert.
  • Der Kolben 16 wird in diesem Ausführungsbeispiel über einen Elektromagneten 24 beaufschlagt und axial bewegt.
    • 1
    Hochdruckkammer
    2
    Niederdruckkammer
    3
    Strömungsverbindung
    4
    Arbeitsraum
    5
    Dämpfungsventile
    6
    Arbeitsraum
    7
    Kolbenstange
    8
    Einlaßventil
    9
    Auslaßventil
    10
    Bypaß
    11
    Pumpenraum
    12
    Ablaßbohrung
    13
    Antrieb
    14
    Getriebe
    15
    Exzenter
    16
    Kolben
    17
    Dämpfungskolben
    18
    Druckerzeuger
    19
    Rückschlagventil
    20
    Rückschlagventil
    21
    Pumpkammer
    22
    Arbeitszylinder
    23
    Zahnradpumpe
    24
    Elektromagneten
    25
    Federbein
    26
    Trennkolben
    27
    Pumpenstange
    28
    Antriebswelle
    29
    Hydraulikleitung
    30
    Strömungsverbindungen
    31
    Feder
    32
    Membran

Claims (9)

  1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem dämpfungsmittelgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen und mit Ventilen versehenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, bestehend aus einem durch die hohle Kolbenstange gebildeten Pumpenraum und einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Pumpenstange sowie einem weiteren, das Dämpfungsmittel beaufschlagenden Druckerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger (18) über eine mit Rückschlagventilen (19, 20) versehene Pumpkammer (21) das Dämpfungsmittel aus der Niederdruckkammer (2) direkt in die Hochdruckkammer (1) und über eine Strömungsverbindung (3) weiter in den Arbeitsraum (4), oder direkt in die Hochdruckkammer (1) und dazu parallel in den Arbeitsraum (4) fördert.
  2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Druckerzeuger (18) zu der Hochdruckkammer (1) ein Rückschlagventil (19) angeordnet ist.
  3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Niederdruckkammer (2) zum Druckerzeuger (18) ein Rückschlagventil (20) angeordnet ist.
  4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger (18) am Außenumfang des Arbeitszylinders (22) angeordnet ist.
  5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckerzeuger (18) ein Kolben (16) von einem motorisch angetriebenen Exzenter (15) beaufschlagt wird.
  6. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als motorischer Antrieb (13) ein Elektromotor vorgesehen ist.
  7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckerzeuger (18) eine Zahnradpumpe (23) vorgesehen ist.
  8. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckerzeuger (18) ein axial beweglicher Kolben (16) von einem Elektromagneten (24) beaufschlagt wird.
  9. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckerzeuger (18) auf mindestens zwei Federbeine (25) wirkt.
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