DE3914385A1

DE3914385A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches federbein

Info

Publication number: DE3914385A1
Application number: DE3914385A
Authority: DE
Inventors: Norbert Sommer
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1990-10-31
Also published as: US5062616A; BR9001390A; DE3914385C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydro pneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Feder bewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruck kammer in den mit der Hochdruckkammer verbundenen Ar beitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende, in einer Steuerhülse geführte, hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Nieder druckkammer und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder ver schließbaren Abregelöffnung verbunden ist, die den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruckkammer mündenen Abregelkanal verbindet.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Feder beine bekannt (DE-OS 36 30 757), bei denen über die Kolbenpumpe des Federbeines während der Fahrt des Fahr zeuges Öl solange in den Arbeitszylinder gepumpt wird bis die Niveaulage des Fahrzeuges erreicht ist. Nach Er reichen der Niveaulage gibt der Arbeitszylinder eine Abregelöffnung frei, so daß unter Zuhilfenahme eines Kurzschlußes ein weiteres Hochregeln des Fahrzeugaufbaus vermieden wird. Bei derartigen Federbeinen ist von Nach teil, daß bei Beladung des Fahrzeuges der Fahrzeugaufbau nicht sofort nach dem Starten des Fahrzeuges auf Niveau lage aufgeregelt wird, sondern die Aufregelung erfolgt über eine gewisse Fahrstrecke, die dazu benötigt wird, daß die Kolbenpumpe genügend Öl in den Arbeitszylinder fördern kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federbein mit innerer Niveauregelung so weiter zu bilden, daß ohne äußere Fremdenergiezufuhr bereits bei stehendem Fahrzeug ein Aufregeln auf Niveaulage des Fahrzeugaufbaues möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorge sehen, daß einer der Arbeitsräume mit einem außerhalb des Arbeitszylinders angeordneten Höchstdruckspeicher über einen, ein Rückschlagventil aufweisenden Strömungskanal in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil über eine Betätigungsvorrichtung entriegelbar ist und der Ent riegelstift mit dem Strömungskanal eine Drossel bildet.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß durch den Höchstdruckspeicher die Möglichkeit besteht, nach Ent riegeln des Rückschlagventiles Öl bei stehendem Fahrzeug in den Arbeitsraum zu fördern. In der Höchstdruckkammer werden Ölmenge und Druck für die Standregelfunktion bereits beim Füllen des Federbeines abgespeichert. Beim Beladen des Fahrzeuges wird durch Entriegeln des Rück schlagventiles die gespeicherte Ölmenge des Höchstdruck raumes gedrosselt in den Hochdruckraum geleitet, so daß das Fahrzeug angehoben wird. Das Wiederabspeichern der Ölmenge zurück in den Höchstdruckraum erfolgt während der Fahrt, wobei aus dem Hochdruckraum durch die Druck spitzen der Zug- und Druckdämpfung sowie den Einfeder hüben das Öl in den Höchstdruckraum gepumpt wird, wobei die benötigten Ölmengen aus dem Niederdruckraum gepumpt werden.

Nach einer weiteren wesentlichen Ausgestaltung der Er findung ist vorgesehen, daß der Höchstdruckspeicher axial neben der Hochdruckkammer angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung ist der mit dem Arbeitsraum verbundene Teil des Höchstdruckspeichers mit Öl gefüllt und mit einem Gaspolster beaufschlagt. Vorteilhaft ist dabei, daß der Aufbau des Höchstdruckspeichers somit der Hochdruckkammer entspricht und das gleiche Wirkungs prinzip aufweist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem Gas polster und dem ölgefüllten Teil des Höchstdruckspeichers eine elastische Membran angeordnet .

Ein weiteres wesentliches Merkmal sieht vor, daß die Be tätigungsvorrichtung durch einen zusammen mit der Kolben stange axial bewegbaren Anschlag betätigbar ist. Dabei läßt sich mit Vorteil als Anschlag ein elastischer Puffer vorsehen.

Eine fertigungstechnisch einfache und kostengünstige Aus führungsform sieht als Rückschlagventil eine Kugel vor, wobei diese Kugel zusätzlich noch federbelastet sein kann.

Ein weiteres Rückschlagventil in der Verbindungswand von Hoch- und Höchstdruckkammer ermöglicht ein zusätzliches Einpumpen durch die Druckstufendämpfung bei einfahrender Kolbenstange.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung im Schnitt

Fig. 2 ein geöffnetes Rückschlagventil im Schnitt als Einzelheit

Fig. 3 ein Rückschlagventil als Einzelheit im Moment der Ölrückführung vom Arbeitsraum in den Höchstdruckspeicher.

Die in Fig. 1 dargestellte Niveauregelungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1 des Federbeines, in dem ein Kolben 2 am Ende einer Kolbenstange 3 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der einen Seite durch einen Boden 4 und auf der anderen Seite durch einen Deckel 5 abgeschlossen, durch den die Kolbenstange 3 abgedichtet nach außen tritt. Der Boden 4 ist mittels eines Befestigungsstiftes 6 am Aufbau des Fahrzeuges und die Kolbenstange 3 mittels eines Befestigungsauges 7 an der Achse des Fahrzeuges in nicht gezeigter Weise befestigt. Der Arbeitszylinder 1 ist von einer ringförmigen, zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichskammer umgeben, die durch eine Zwischenwand 8 in eine Hochdruckkammer 9, 11 und eine Niederdruckkammer 10 unterteilt ist. Die Hochdruckkammer 9, 11 ist durch eine Membran 12 in einen Öl- und einen Gasraum getrennt. In der Niederdruckkammer 10 sind Öl und ein Niederdruckgaspolster 13 nicht voneinander getrennt. Der Ölspiegel 14 ist gestrichelt angedeutet. Im völlig abgeriegelten, das heißt im nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruckkammer 10 gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9.

Der stirnseitige, innere Arbeitsraum 16 zwischen Arbeits kolben 2 und dem Boden 4 steht mit dem Ölraum der Hoch druckkammer 9, 11 über den Kanal 17 und über das Rück schlagventil 33 mit dem Höchstdruckraum in Verbindung. Der stirnseitig zwischen Arbeitskolben 2 und dem Deckel 5 angeordnete Arbeitsraum 18 arbeitet über Ventile des Arbeitskolbens 2 mit dem stirnseitigen Arbeitsraum 16 des Arbeitszylinders 1 zusammen.

Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 19 befestigt, die zu sammen mit einem im Hohlraum der Kolbenstange 3 befind lichen Steuerhülse 32 geschaffenen Pumpenzylinder 21 eine Ölpumpe bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervorge rufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr be festigten Kolbenstange 3 betätigen diese Ölpumpe, die ständig Öl, gesteuert durch das Saugventil 22, aus der Niederdruckkammer 10 über das Druckventil 23 durch den Kanal 24 in den Arbeitszylinder 1 fördert. Dadurch werden der Arbeitskolben 2 und die Kolbenstange 3 solange aus wärts geschoben, bis die Abriegelöffnung 25 der Pumpen stange 19 eine Verbindung zwischen dem mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und dem Niederdruckraum 20 frei geben, so daß dadurch die Abriegelfunktion einsetzt.

Der Höchstdruckspeicher 26 ist im Bereich des Deckels 5 angeordnet und befindet sich axial neben der Hochdruck kammer 9, 10. Die Betätigungsvorrichtung 29 des Rück schlagventiles 27 drückt bei Betätigung durch den An schlag 31 und Entsperrstift 34 das Rückschlagventil auf und gibt den Strömungskanal 28 in den Hochdruckraum 9, 11 frei. Das Rückschlagventil 27 ist so ausgelegt, daß das Einströmen der Ölmenge in den Hochdruckraum gedrosselt erfolgt. Somit ist bei kurzzeitigem Betätigen des Rück schlagventiles ein schnelles Entladen des Höchstdruck speichers nicht möglich.

Nach Abheben des Puffers 31 wird das Rückschlagventil 27 wieder in die geschlossene Lage gebracht und arbeitet danach bei Druckspitzen aus dem Arbeitsraum 18 in den Höchstdruckspeicher 26 als Rückschlagventil und dient damit dem Wiederabspeichern der Ölmenge. Das Wiederab speichern des Öls erfolgt über das Rückschlagventil 27, immer dann, wenn durch Zugdämpfung und Einfederdruck spitzen der Druck in der Hochdruckkammer 9, 11 größer ist als der im Höchstdruckspeicher 26.

Das Wiederabspeichern des Öles über das Rückschlagventil 33 erfolgt in gleicher Weise durch Druckstufendämpfung und Einfederdruckspitzen.

In Fig. 2 ist als Einzelheit das Rückschlagventil 27 gezeigt, wobei der Höchstdruckspeicher 26 durch die Membran 30 in einen Ölgefüllten Teil 26 a und einen gas gefüllten Teil 26 b unterteilt ist. Die Betätigungsvor richtung 29 wird bei einfahrender Kolbenstange 3 durch den Anschlag 31 betätigt, so daß die Kugel des Rück schlagventiles 27 von ihrem Sitz abgehoben wird und das Öl des ölgefüllten Teiles 26 a durch den mit Entsperrstift 34 und Strömungskanal 28 gebildeten Querschnitt ge drosselt in den Arbeitsraum 18 abfließen kann und das Fahrzeug in die Niveaulage bringt. Der Anschlag 31 ist so ausgebildet, daß er das Rückschlagventil 27 bereits im Stand des vollbeladenen Fahrzeugs bedient.

Die Fig. 3 zeigt den Zustand des Rückschlagventiles 27 beim zurückpumpen, indem die Kolbenstange 3 im ausge fahrenen Zustand sich befindet und durch Druckspitzen aus der Zugdämpfung und der Einfederung Öl aus dem Arbeits raum 18, dem Strömungskanal 28 vorbei an der Kugel des Rückschlagventiles 27 in den Teil 26 a des Höchstdruck speichers 26 fließt. Das Gas des gasgefüllten Teiles 26 b wird dabei wieder vorgespannt, so daß der Höchstdruck speicher 26 wieder in Bereitschaft für die nächste Stand regelung steht.

Bezugszeichenliste:

1 - Arbeitszylinder
2 - Kolben
3 - Kolbenstange
4 - Boden
5 - Deckel
6 - Befestigungsstift
7 - Befestigungsauge
8 - Zwischenwand
9 - Hochdruckgaspolster
10 - Niederdruckkammer
11 - Hochdruckölraum
12 - Membran
13 - Niederdruckgaspolster
14 - Ölspiegel
15 - Kolbenring
16 - stirnseitiger Arbeitsraum
17 - Kanal
18 - äußerer Arbeitsraum
19 - Pumpenstange
20 - Trennwand
21 - Pumpenzylinder
22 - Saugventil
23 - Druckventil
24 - Kanal
25 - Abregelöffnung
26 - Höchstdruckspeicher
27 - Rückschlagventil
28 - Strömungskanal
29 - Betätigungsvorrichtung
30 - Membran
31 - Anschlag
32 - Steuerhülse
33 - Rückschlagventil (Druckstufe)
34 - Entsperrstift

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahr zeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindes tens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeits zylinders, der durch einen von einer hohlen Kolben stange getragenen 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, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende, in einer Steuerhülse ge führte, hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer und mit einer in Abhängig keit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeits zylinder verschließbaren Abregelöffnung verbunden ist, die den mit der Hochdruckkammer verbundenen Ar beitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruckkammer mündenen Abregelkanal ver bindet, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Arbeitsräume (18) mit einem außerhalb des Arbeitszylinders (1) angeordneten Höchstdruck speicher (26) über einen ein Rückschlagventil (27) aufweisenden Strömungskanal (28) in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil (27) über eine Betäti gungsvorrichtung (29) entriegelbar und dann in beiden Richtungen frei durchströmbar ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstdruckspeicher (26) axial neben der Hochdruckkammer (9) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Arbeitsraum (18) verbundene Teil (26 a) des Höchstdruckspeicher (26) mit Öl gefüllt und mit einem Gaspolster (26 b) beaufschlagt ist.

4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gaspolster (26 b) und dem ölgefüllten Teil (26 a) des Höchstdruckspeichers (26) eine elas tische Membran (30) angeordnet ist.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (29) durch einen zu sammen mit der Kolbenstange (3) axial bewegbaren An schlag (31) betätigbar ist.

6. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag (31) ein elastischer Puffer vorge sehen ist.

7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückschlagventil (27) eine Kugel vorgesehen ist.

8. Federbein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel federbelastet ist.

9. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Trennwand (20) ein weiteres Rück schlagventil (33) befindet.

10. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (28) gemeinsam mit dem Ent sperrstift (34) des Rückschlagventiles (27) eine Drossel bildet.