DE1256960B - Hydropneumatische Feder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLII DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

IntCL:

Deutsche KL:

Nummer: Aktenzeichen: Aomcldctag: Auslegetag:

F16f

010251X11/47 λ

10.IuU 1964

21. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft eise hydropneumatisch« Feder, bestehend aus zwei konzentrischen Zylindern, wobei in dem inneren Zylinder eine Kolbenstange mil einem Kolben verschiebbar ist «ad der äußer« Zylinder zwei durch eine verschiebbare Ringdichtung voneinander getrennte Ringriome enthalt, von denco der eine mit Flüssigkeit gefallt ist und Ober Überströmöffnungen mit dem ebcnfalb »it Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum im inneren Zylinder in Verbindung steht, während der andere Ringraum mit einem Druckgas gefüllt ist. wobei rur Verwendung der Anordnung als Druckfeder der Kolben mit Bohrungen verschen Lsi.

Aus der britischen Patentschrift 820818 ist eine gegen Vakuum arbeitende, pneumatische Federanordnung bekannt bei der ein in einem Zylinder gleitender Kolben eine in einer Richtung durchlüsuge Dichtung aufweist. IKc Anordnung arbeitel ähnlich wie eine Luftpumpe. Sie kann wahlweise als Zugfeder oder als Druckfeder ausgebildet werden, wobei jedoch in jedem Fall der höchst zu erreichende Druck unter enter Atmosphäre liegt.

Demgegenüber betrifft die Erfinduni eine hydropneumatische Feder, dk wahlweise als Zugfeder odtr Druckfeder ausgebildet werden kann und dk nicht gegen Vakuum, sondern gegen einen sehr hohen überdruck arbeitet Das aus der genannten britischen Patentschrift bekannte Prinzip USt sich auf derartige Federe nicht anwenden, da infolge der hohen Drucke ganz anders gelagert« AbdkhtproWemc auftreteil. Diese AbdichtproWcmc bedingen, daß der mit hochgespanntem Gas gefüllte Gasraram mittels einer Dichtung gegenüber dem Flussigkeltsrautn abgegrenzt ist und dal der Gasiaum selbst nicht unmitiettar den Arbeitskofbco beaufschlagen darf. Der Arbeitskolbcn muß vielmehr zur Gewährleistung der Abdichtung wenigstens einseitig von einer Flüssigkeit beaufschlagt sein.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine hydropneumatisch« Feder so auszubilden, daß bei Gewährleistung einer guten Abdichtung hohe Gasdrücke verwende* werden könoen. Dk Anordnung ist unter Vornahme geringfügiger Ab· Wandlungen sowohl als Druck- als auch ab Zugfeder einsetzbar.

Aus der deutschen Auslegetchrift 1135 779 ist ein als lasubhängi$e hydrofmeuirtatische Federung wirkendes Federbein insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der zwei konzentrische Zylinder verwendet werden. Der zwischen dem äußeren und dem inneren Zylinder tiefende Ringraum Hl milteH elastischer Membranen unterteilt. Dor eine Teilraum bt

Hydxopoeumaüiche Feder

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Wade & Späeth, Eeiingeo/NeckJU· Als Erfinder benannt: Günter Otto, Scborodorf (WQm.)

mit Gas und der andere Teilraum mit Flüssigkeit gefüllt. Der mit Flüssigkeit gelullte Teilraum steht über

is Bobrunfen mit dem ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllten Arbeltsraum im inneren Zylinder ia Verbindung. Weiterhin sind aus der britischen Patentschrift 951 775 Rin«ficnrenfcn bekannt, weiche bei Anordnungen der in Rede stehenden Art einen Gasraum

ίο von einem Flüssigkcitsraurn (rennen.

Die Erfindung besieht darin, daß in an sich bekannter Weise die Ubersirömöffnungcn in den KoI-bcnstanecnscitigen Arbeitsraum führen und zur Verwendung als Zugfeder der Kolben abdichtend au$-

as gebildet und der der Kolbenstange abgewendet* Raum flüssigkeitsfrri ist.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführung*· formen des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, es zeigt

so F i g. 1 einen Schnitt einer Druckfeder, Fig. 2 einen Schnitt einer Zugfeder. In einem Innenzylinder 1 gleitet ein Kotben 2, welcher am einer Kolbenstange 3 angeordnet ist Auf den Zylinder I hl ein Fühnmgölück 4 für die KoIben stange 3 aufgesetzt Die gegenüberliegende Stirnöff nung des Innenzylinders 1 ist voa einem Bodcndeckcl 5 verschlossen. Zwischen dem Führungslück 4 und einer Deckplatte 6 ist eine ringförrnige DichUttig 7 festgeklemmt Konzentrisch zu den Innenrylinder 1 ist ein Außenzylinder 8 angeordnet, der an seines beiden Dcckflächen mit Öffnungen 9 verschen ist. Der Innenzylinder 1 weist zwei Arbeitsräume 1· und 11, der AuBenzylmder 8 zwei Ringriumel2 und 13 auf. In den Arbeltsräumen 10,11 und im Ringraum 12 befindet sich cmc Flüssigkeit während der Ringraum 13 mit Druckgas gefüllt ist Die Flüssigkeit im Ringraum 12 and das Druckgas im Ringraum 13 sind durch eine axial verschiebbar* Ringdichtung 14 voneinander getrennt. Eine weitere Ringdichtung 15 dichtct den Ringraum 13 gegenüber dein Arbeitsraum 11 sowie nach außen ab. Der Bodettdeckel 5 ist mit einer öffnung 16 zum Einfüllen von Druckgas \er-

sehen. Der Ringraum 12 ist mit dem Arbeitsraum 10 durch im Führungsstück 4 angeordnete Kanäle 17 und 18 verbunden.

Bei Verwendung einer hydropneumatischen Kolbenzylinderanordnung als Druckfeder ist der Kolben 2 mit Drosselbohrungen 19 sowie mit einer Ventilplatte 20 versehen, die mit nicht dargestellten, im Kolben 2 angeordneten öffnungen zusammenarbeitet.

Bei Verwendung als Zugfeder gemäß F i g. 2 trägt ein Kolben 2 α an seinem äußeren Umfang eine Dichtung 21. Der Bodendeckel 5 ist nut einer öffnung 22 versehen.

Die Arbeitsweise der Druckfeder gemäß F i g. 1 ist folgende: Eine genügend große Druckkraft drückt die Kolbenstange 3 in den Arbeitsraum 11 des Innenzylinders 1, wobei über die Drosselbohrungen 19 im Kolben 2 Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 11 in den Arbeitsraum 10 überströmt. Auf Grund des in den Arbeitsraum 10 des Innenzylinders 1 zusätzlich eintretenden Verdrängervolumens der Kolbenstange 3 strömt Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 10 über die Kanäle 18 und 17 im Führungsstück 4 in den Ringraum 12 über, was eine Axialverschiebung der Ringdichtung 14 und damit eine Kompression des Druckgases im Ringraum 13 des Außenzylinders 8 bewirkt. Wenn die Wirkung der äußeren Druckkräfte auf die Kolbenstange 3 in Fortfall kommt, bewirkt die Expansion des Druckgases den umgekehrten Ablauf der vorstehend genannten Bewegungs- und Strömungsvorgänge, und die Kolbenstange 3 wird wieder aus dem Innenzylinder 1 in ihre Ausgangslage gedrückt.

Die Arbeitsweise der Zugfeder gemäß F i g. 2 ist folgende: Unter Einwirkung einer an der Kolbenstange 3 angreifenden genügend großen äußeren Zugkraft wird der gegen die Innenwand des Innenzylinders 1 abdichtende Kolben 2 aus dem Innenzylinder 1 herausgezogen, wobei Druckflüssigkeit über die Kanäle 18 und 17 im Führungsstück 4 aus dem Arbeitsraum 1 des Innenzylinders 1 in den Ringraum 12 überströmt. Durch die in den Ringraum 12 zusätzlich eintretende Flüssigkeit wird die Ringdichtung 14 unter Komprimierung des Druckgases im Ringraum 13 axial verschoben. Bei Fortfall der auf die Kolbenstange 3 einwirkenden äußeren Zugkraft wird der gesamte vorstehend beschriebene Bewegungsablauf infolge der Expansion des Druckgases rückläufig, und die Kolbenstange 3 wird aus dem Innenzylinder 1 in ihre Ausgangslage gedrückt. Die öffnung 22 im Bodendeckel 5 verhindert, daß sich im Arbeitsraum 11 des Innenzylinders 1 ein Unterdruck bilden kann.

Zur Verwendung der Kolbenzylinderanordnung als Steuereinrichtung kann über die Öffnung 22 im Bodendeckel 5 in den Arbeitsraum 11 des Innenzylinders 1 eine Druckflüssigkeit eingeführt werden, so daß die Kolbenstange 3 unter Ausübung der gewünschten Kraft aus dem Innenzylinder 1 herausgedrückt wird. Es ergibt sich dabei der Vorteil, daß lediglich eine Zuführungsleitung für die Druckflüssigkeit vorgesehen werden muß, da der Rückholhub der Kolbenstange 3 durch Rückexpansion des zuvor komprimierten Druckgases erfolgt. Durch geringfügige Abwandlung lediglich zweier Bauteile, nämlich des Kolbens 2 und des Bodendeckels 5, ist es also in sehr einfacher Weise möglich, die Kolben-Zylinder-Anordnung als Druckfeder, als Zugfeder 5 oder als Steuerorgan zu verwenden.

Ein weiterer Vorteil der Feder ist in der integralen, kompakten Bauweise zu sehen, wodurch bei kleinem Bauvolumen die Aufnahme großer Kräfte möglich ist. Dies erfolgt unter gleichzeitiger Wahrung größtmöglicher Sicherheit der gesamten Anordnung. Bei völliger Expansion des Druckgases im Arbeitsraum

13 des Außenzylinders 8 legt sich die Ringdichtung

14 unter gleichzeitiger Absperrung des Kanals 17 fest gegen das Führungsstück 4 an, wodurch vermieden wird, daß Druckgas aus dem Außenzylinder 8 entweicht und auf den Kolben 2 einwirkt.

Durch geeignete Ausbildung der Arbeitsvolumina von Innen- und Außenzylinder können in sehr einfacher Weise völlig verschiedenartige Federkennlinien hergestellt werden.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft erscheinen, die mit öffnungen im Kolben 2 zusammenarbeitende Ventilplatte 20 so auszubilden, daß der Durcbströmwiderstand des Kolbens 2 für die beiden Strömungsrichtungen, d. h. Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 3, unterschiedlich ist.

Mittels der im Bodendeckel 5 befindlichen öffnung 22 ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 der Kolben 2 auch von seiner Unterseite von außen her zugänglich, so daß durch Einführung beispielsweise eines Stabes die Zugfeder vorgespannt werden kann, was in den meisten Anwendungsfällen eine große Erleichterung beim Einbau derselben bedingt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydropneumatische Feder, bestehend aus zwei konzentrischen Zylindern, wobei in dem inneren Zylinder eine Kolbenstange mit einem Kolben verschiebbar ist und der äußere Zylinder zwei durch eine verschiebbare Ringdichtung voneinander getrennte Ringräume enthält, von denen der eine mit Flüssigkeit gefüllt ist und über Überströmöffnungen mit dem ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum im inneren Zylinder in Verbindung steht, während der andere Ringraum mit einem Druckgas gefüllt ist, wobei zur Verwendung der Anordnung als Druckfeder der Kolben mit Bohrungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Überströmöffnungen (15,16) in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum führen und zur Verwendung als Zugfeder der Kolben (2 α) abdichtend ausgebildet und der der Kolbenstange abgewendete Raum flüssigkeitsfrei ist

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 821 575;
   deutsche Auslegeschriften Nr. 1 029 690,
   1135 779,1151 410;

   britische Patentschriften Nr. 820 818, 951 775;
   französische Patentschrift Nr. 1 287 205;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 951 558.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen