DE102007036102A1

DE102007036102A1 - Selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit

Info

Publication number: DE102007036102A1
Application number: DE102007036102A
Authority: DE
Inventors: Holger Kirchner; Klaus Schmitz; Hubert Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: US20090033009A1; DE102007036102B4

Abstract

Selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem verschiebbaren Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange, deren Hohlraum als Aufnahme einer Pumpe mittels einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus einem Reserveraum angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange in den Arbeitsraum gefördert wird und dass eine Abregelöffnung und im weiteren Abstand davon eine Ablassbohrung in der Pumpenstange zu einem Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen vorgesehen ist und dass im Pumpenraum zwischen dem Hochdruckgaspolster und dem Niederdruckgaspolster mindestens eine druckabhängig wirkende Drosselstelle vorgesehen ist, wobei eine erste mit mindestens einem Rückschlagventil versehene Strömungsverbindung in der Pumpenstange das Niederdruckgaspolster mit dem Pumpenraum und eine zweite die Drosselstelle aufweisende Strömungsverbindung über die Ablassbohrung mit dem Arbeitsraum verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung, mit einem ölgefüllten unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem verschiebbaren Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange, deren Hohlraum als Aufnahme einer Pumpe mittels einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus einem Reserveraum angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange in den Arbeitsraum gefördert wird, und dass eine Abregelöffnung und im weiteren Abstand davon eine Ablassbohrung in der Pumpenstange zu einem Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen vorgesehen ist, und dass im Pumpenraum zwischen dem Hochdruckgaspolster und dem Niederdruckgaspolster mindestens eine druckabhängig wirkende Drosselstelle vorgesehen ist.
Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheiten mit innerer Niveauregelung bekannt ( DE 10 2004 009 224 B3 ), bei denen der Dämpfungskolben in einem Arbeitszylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei dieser Dämpfungskolben unter dem Druck von einem Hochdruckgaspolster und einem Niederdruckgaspolster steht. Der Dämpfungskolben ist am Ende einer hohlen Kolbenstange angeordnet, wobei der Hohlraum der Kolbenstange als Pumpenraum ausgebildet ist, indem eine am Arbeitszylinder befestigte Pumpenstange in die hohle Kolbenstange hineinragt und beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus der Niederdruckkammer ansaugt und beim Einfahren der Kolbenstange dieses Öl in den Arbeitsraum fördert. Bei Überschreiten des Fahrzeugniveaus bzw. beim Ausfedern wird eine Ablassbohrung freigegeben, so dass es innerhalb der Feder-Dämpfer-Einheit zu einem Druckausgleich kommt. Die eigentliche Drossel ist hierbei als Bypass ausgebildet, wobei der Durchfluss des Öles vom Hochdruckraum in den Niederdruckraum durch einen vorbestimmten Querschnitt festgelegt ist. Die Öldurchflussmenge ist bei einem derartigen konstanten Querschnitt sehr stark druckabhängig, wobei diese Druckabhängigkeit prinzipiell unerwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung zu schaffen, bei der die Öldurchflußmenge durch die Drosselbohrung druckabhängig ist, wobei dieser Querschnitt bei hohen Drücken kleiner als bei niedrigen Drücken sein soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine erste, mit mindestens einem Rückschlagventil versehene, Strömungsverbindung in der Pumpenstange das Niederdruckgaspolster mit dem Pumpenraum und eine zweite, die Drosselstelle aufweisende, Strömungsverbindung über die Ablassbohrung mit dem Arbeitsraum verbunden ist.
Hierbei ist von Vorteil, dass durch die Trennung der Strömungsverbindungen vom Niederdruckgaspolster über das Rückschlagventil zum Pumpenraum und vom Arbeitsraum über die Ablaßbohrung zum Niederdruckraum, beide Strömungsverbindungen mit unterschiedlichen Strömungswiderständen (Drosseln) versehen werden können. Hier ist die zweite Strömungsverbindung vorteilhafterweise so zu drosseln, dass beim kurzzeitigen Ausfedern oder bei Kurvenfahrt das kurveninnere Rad möglichst wenig Öl in den Niederdruckraum zurückfließen läßt.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass mindestens in einer der Strömungsverbindungen ein Filterelement angeordnet ist.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass die Drosselstelle in einem Element angeordnet ist, welches in der Strömungsverbindung druckabhängig axial verschiebbar angeordnet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass zur Gestaltung des variablen Ablassquerschnittes (Drosselstelle) die Drosselstelle mit einem fest eingestellten Drosselquerschnitt versehen wird, welcher axial verschiebbar angeordnet ist. Das Element ist dabei vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.
Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass das Element auf der, dem Hochdruckgaspolster entgegengesetzt angeordneten, Stirnseite mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass als Federkraft eine mechanische und/oder eine Gasfeder vorgesehen ist/sind.
Nach einem wesentlichen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass als feste Drosselstelle eine Bohrung, Kerbe, Nut etc. angeordnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Element auf seinem Außenumfang mindestens eine Dichtung aufweist, die gegenüber der Innenwand der Strömungsverbindung abdichtet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 eine selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung, im Schnitt
2 und 3 als Einzelheit den Bereich der beiden Strömungsverbindungen zusammen mit der Drosselstelle.
Die in 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit 15 für Kraftfahrzeuge besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 16, in dem ein Dämpfungskolben 17 am Ende einer hohlen Kolbenstange 18 gleitet. Der Arbeitszylinder 16 ist auf der einen Seite durch eine Stirnwand und auf der anderen Seite durch die Kolbenstangenführung abgeschlossen, durch die die hohle Kolbenstange 18 abgedichtet nach außen tritt. Über die Stirnwand ist die Feder-Dämpfer-Einheit mittels eines Befestigungsauges am Aufbau des Fahrzeugs und am unteren Ende der Feder-Dämpfer-Einheit die Kolbenstange 18 mittels eines weiteren Befestigungsauges an der Achse des Fahrzeuges, in nicht dargestellter Weise, befestigt. Der Arbeitszylinder 16 ist von einer ringförmigen, zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichskammer um geben, die durch eine Zwischenwand in ein Hochdruckgaspolster 12 und ein Niederdruckgaspolster 4 unterteilt ist. Das Hochdruckgaspolster 12 in der Hochdruckkammer ist von einem Ölraum 12a durch eine Trennwand 19 getrennt. Im völlig abgeregelten, das heißt im nicht hochgepumpten Zustand herrscht im Niederdruckgaspolster 4 gleicher Druck wie im Hochdruckpolster 12.
Das Niederdruckgaspolster 4 sowie Ölraum 12a des Hochdruckgaspolsters 12 sind mit dem Arbeitszylinder 16 verbunden. Der Arbeitszylinder 16 wird vom Dämpfungskolben 17 in zwei Arbeitsräume unterteilt, dabei besitzt der Dämpfungskolben 17 für die Zug- und Druckstufe Dämpfungsventile.
Die eigentliche Niveauregelung der selbstpumpenden hydropneumatischen Feder-Dämpfer-Einheit 15 erfolgt über die Pumpenstange 3, welche zusammen mit der hohlen Kolbenstange 18 eine Pumpe bildet. Über Ventile die während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges durch die Relativbewegung der Pumpenstange 3 gegenüber der hohlen Kolbenstange 18 Dämpfungsmittel aus dem Niederdruckgaspolster 4 in die Arbeitsräume fördert, dabei wird der Dämpfungskolben 17 so lange auswärts bewegt, bis ein Bypass 20 eine Verbindung zwischen dem Pumpenraum 5 und dem unteren Arbeitsraum 9a herstellt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Pumpwirkung der Pumpe unterbunden, es regelt sich die dynamische Niveauhöhe des Fahrzeuges ein. Bei Entlastung des Fahrzeuges wird der Dämpfungskolben 17 durch das Hochdruckgaspolster 12 zunächst weiter ausgeschoben, bis es über die dann offene Ablassbohrung 8 zu einem Druckausgleich innerhalb der Feder-Dämpfer-Einheit 15 kommt, bei der anschließend die hohle Kolbenstange 18 mit dem Dämpfungskolben 17 einwärts geschoben wird.
Die Ablassbohrung 8 ist dabei über die zweite Strömungsverbindung 7, der Drosselstelle 6 mit dem Niederdruckgaspolster 4 verbunden.
Die Pumpwirkung während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges durch die Relativbewegung des Fahrzeugaufbaus und der damit verbundenen Förderung von Dämpfungsmittel aus dem Niederdruckgaspolster 4 in die Arbeitsräume erfolgt ausgehend von dem Niederdruckgaspolster 4 über die erste Strömungsverbindung 2, vorbei am Rückschlagventil 1 in den Pumpenraum 5 und anschließend über ein Rückschlagventil 21 in den unteren Arbeitsraum 9a.
Um den Ablassquerschnitt variabel zu gestalten, wird die Drosselstelle 6 mit einem fest eingestellten Querschnitt im Element 11 angeordnet, dieses Element 11 gleitet in der Strömungsverbindung 7 der Pumpenstange 3. Wenn das Dämpfungsmittel ausgehend vom Hochdruckgaspolster 12 bzw. dem zugehörigen Ölraum 12a in Richtung des Niederdruckgaspolsters 4 fließt, wird das Element 11 in Richtung des Niederdruckgaspolsters 4 in der Strömungsverbindung 7 bewegt und überfährt dabei entsprechende Abregelöffnungen in der Pumpenstange 3. Hierdurch wird die Verbindung zum Niederdruckgaspolster 4 unterbrochen. Durch den Querschnitt der Drosselstelle 6 gleicht sich der Öldruck auf beiden Seiten des Elementes 11 aus. Eine Federkraft 14 in Form einer mechanischen Feder 14a bewegt das Element 11 bei Druckausgleich in Richtung des Hochdruckgaspolsters 12, so dass wieder Öl in das Niederdruckgaspolster 4 fließen kann. Es stellt sich nun ein Gleichgewicht zwischen den Druckdifferenzen und der Federkraft 14 ein.
Zusätzlich lässt sich in der Strömungsverbindung 7 ein Filterelement 10 aufnehmen, um die Drosselstelle 6 vor Verstopfungen bzw. Verunreinigungen zu schützen.
Aus den 2 und 3 ist als Einzelheit der untere Bereich einer Feder-Dämpfer-Einheit 15 dargestellt, wobei in der zweiten Strömungsverbindung 7 das Element 11 angeordnet ist, zusammen mit der Drosselstelle 6 und der mechanischen Feder 14a. Die Abregelöffnungen 22 werden je nach Druckbeaufschlagung des Elementes 11 durch axiale Verschiebung des Elementes 11 geschlossen oder geöffnet und verbinden somit das Hochdruckgaspolster 12 bzw. den zugehörigen Ölraum 12a mit dem Niederdruckgaspolster 4.

1: Rückschlagventil
2: erste Strömungsverbindung
3: Pumpenstange
4: Niederdruckgaspolster
5: Pumpenraum
6: Drosselstelle
7: zweite Strömungsverbindung
8: Ablassbohrung
9: Arbeitsraum
10: Filterelement
11: Element
12: Hochdruckgaspolster
13: Stirnseite
14: Federkraft
15: Feder-Dämpfer-Einheit
16: Arbeitszylinder
17: Dämpfungskolben
18: hohle Kolbenstange
19: Trennwand
20: Bypass
21: Rückschlagventil
22: Abregelöffnungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004009224 B3 [0002]

Claims

Selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung, mit einem ölgefüllten unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem verschiebbaren Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange, deren Hohlraum als Aufnahme einer Pumpe mittels einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus einem Reserveraum angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange in den Arbeitsraum gefördert wird, und dass eine Abregelöffnung und im weiteren Abstand davon eine Ablassbohrung in der Pumpenstange zu einem Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen vorgesehen ist, und dass im Pumpenraum zwischen dem Hochdruckgaspolster und dem Niederdruckgaspolster mindestens eine druckabhängig wirkende Drosselstelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste, mit mindestens einem Rückschlagventil (1) versehene, Strömungsverbindung (2) in der Pumpenstange (3) das Niederdruckgaspolster (4) mit dem Pumpenraum (5) und eine zweite, die Drosselstelle (6) aufweisende, Strömungsverbindung (7) über die Ablassbohrung (8) mit dem Arbeitsraum (9) verbunden ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einer der Strömungsverbindungen (2, 7) ein Filterelement (10) angeordnet ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (6) in einem Element (11) angeordnet ist, welches in der Strömungsverbindung (7) druckabhängig axial verschiebbar angeordnet ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (11) auf der, dem Hochdruckgaspolster (12) entgegengesetzt angeordneten, Stirnseite (13) mit einer Federkraft (14) beaufschlagt ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Federkraft (14) eine mechanische (14a) und/oder eine Gasfeder vorgesehen ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drosselstelle (6) eine Bohrung, Kerbe, Nut etc. angeordnet ist.
Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (11) auf seinem Außenumfang mindestens eine Dichtung aufweist, die gegenüber der Innenwand der Strömungsverbindung (7) abdichtet.