DE19857595C2

DE19857595C2 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19857595C2
Application number: DE19857595A
Authority: DE
Inventors: Bernd Wilms; Holger Kirchner; Achim Meier
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: US6202993B1; DE19857595A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydropneumatisches Fe derbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer an geordneten 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 Federbewegungen ange triebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in dem mit der Hochdruckkam mer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder durch die hohle Kolbenstange gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befes tigte und an ihrem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbunde nen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruck kammer mündenden Abregelkanal verbindet.

Es sind bereits derartige Federbeine bekannt (DE 33 06 393 C1), bei denen der Arbeitszylinder durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird und bei denen durch die hohle Kol benstange ein Pumpenzylinder gebildet wird, wobei in diesen Pumpenzylinder zur Bildung einer Kolbenpumpe eine Pumpenstange eintaucht. Die hydraulische Kolbenpumpe ist während des Fahrbetriebes ständig in Betrieb, so daß die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Bewegungen der Fahrzeugach se und der an ihr befestigten Kolbenstange ständig Öl in den Arbeitszylinder fördert. Die Kolbenstange wird dabei so lange auswärts geschoben, bis eine Abregelöffnung der Pumpenstange eine Verbindung zwischen dem mit Hoch druck beaufschlagten Arbeitszylinder und dem Niederdruckraum freigibt. In die ser Position bewirkt die weiterhin tätige Kolbenpumpe keine weitere Auswärts bewegung der Kolbenstange gegenüber dem Arbeitszylinder. Nachteilig ist hier bei, dass nach dem Freiwerden der Abregelöffnung ein Druckausgleich zwi schen dem Hochdruck- und dem Niederdruckraum erfolgt, so dass die Kolben stange wieder zurück in den Arbeitszylinder eintaucht, so dass das Niveau des Fahrzeuges von neuem durch die Kolbenpumpe erreicht werden muss.

Darüber hinaus sind hydropneumatische Federbeine (DE 38 01 167 A1) be kannt, bei denen das Federbein mit einem externen Hochdruckspeicher zusam menwirkt, dabei wird eine Strömungsverbindung unmittelbar und eine zweite Strömungsverbindung unter Zwischenschaltung eines Druckbegrenzungsventils an den Hochdruckspeicher angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil ist da bei ebenfalls außerhalb des Federbeines angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, funktionssichere und unempfindli che Niveauregelungseinrichtung zu schaffen, bei der ein eventuell auftretender Überdruck nicht direkt zu einer Abregelung des Federbeines führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Pumpenstange der Kolbenpumpe an ihrem vorderen Ende neben dem Saugventil ein Überlast ventil aufweist.

Vorteilhaft ist hierbei, dass der maximale Betriebsdruck nicht überschritten wer den kann, so dass ein Überladen des Fahrzeuges nicht zu einem Ausfall des Niveauregelsystems führt.

Es wird der Druckanstieg bereits an der Pumpe verhindert. Das Überlastventil hat so geringe Volumenströme zu bewältigen, im Gegensatz zu Überlastventi len, welche direkt aus dem Hochdruckraum in den Niederdruckraum ablassen. Bei diesen Ventilen muss das Kolbenstangenvolumen verdrängt werden, wäh rend bei dem beschriebenen Ventil nur das Pumpenstangenvolumen verdrängt werden muss.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Überlastventil aus einem Adapter und einem federbelasteten Ventilkörper besteht.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass der Ventilkörper des Über lastventils gleichzeitig als Ventilsitz für das Saugventil ausgebildet ist.

Es ist des weiteren vorgesehen, dass die Stirnfläche des Ventilkörpers mit ei nem festen, an der Pumpenstange angeordneten Anschlag zusammenwirkt und dass eine, im Ventilkörper angeordnete Bohrung den Ventilsitz für einen Ventilkör per des Saugventils bildet.

Darüber hinaus sind in einer Stufenbohrung der Pumpenstange ausgehend von der Bohrungsstufe axial nacheinander eine Feder, der Ventilkörper, der weitere Ventilkörper, eine weitere Feder angeordnet und durch ein eine Öffnung zum Pumpenraum aufweisenden Adapter gehalten.

Ein wesentliches Merkmal sieht vor, dass der Adapter gegenüber der Pum penstange formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Ventilkörper über eine Konus fläche am Adapter abgestützt ist.

Eine wesentliche Ausgestaltung sieht vor, dass der Ventilkörper einen Innen raum aufweist in dem ein Ventilkörper des Saugventils über eine Feder am Ven tilsitz gehalten ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Ni veauregelung im Schnitt

Fig. 2, 3 und Fig. 4 verschiedene Ausführungsformen eines Überlastventiles als Einzelheit

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Überlastventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Niveauregelungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge be steht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1 des Federbeins, 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 Befestigungselements 6 am Aufbau des Fahrzeugs und die Kolbenstange 3 mittels eines Befestigungsauges an der Achse des Fahrzeuges in nicht gezeigter Weise befestigt. Der Arbeitszylinder 1 ist von ei ner ringförmigen, zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefüllten Ausgleichs kammer umgeben, die durch eine Zwischenwand 8 in eine Hochdruckkammer 9, 11 und eine Niederdruckkammer 10 unterteilt ist. Eine 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 vonein ander getrennt. Der Ölspiegel 14 ist gestrichelt angedeutet. Im völlig abgeregel ten, das heißt im nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruck kammer gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9. Der stirnseitige in nere Arbeitsraum 16 zwischen Arbeitskolben 2 und dem Baden 4 steht mit dem Ölraum der Hochdruckkammer 9, 11 über den Kanal 17 in Verbindung. Der stirnseitig zwischen Arbeitskolben 2 und dem Deckel 5 angeordnete Arbeits raum 18 arbeitet über Ventile des Arbeitskolbens 2 mit dem stirnseitigen Arbeits raum 16 des Arbeitszylinders 1 zusammen.

Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 19 befestigt, die zusammen mit einem im Hohlraum der Kolbenstange 3 befindlichen Steuerrohr 15 geschaffenen Pum penzylinder 21 eine Ölpumpe bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervor gerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolben stange 3 betätigen diese Ölpumpe, die ständig Öl, gesteuert durch das Saug ventil 22 aus der Niederdruckkammer 10 über das Druckventil 23, durch den Kanal 24 in den Arbeitszylinder 1 fördert. Dadurch werden der Arbeitskolben 2, die Kolbenstange 3 mit dem Steuerrohr 15 so lange auswärts geschoben, bis die Abregelöffnung 25 der Pumpenstange 19 eine Verbindung zwischen dem mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und dem Niederdruckraum 10 frei geben. Dadurch setzt die Abregelfunktion ein.

Aus der Fig. 2 ist als Einzelheit eine Pumpenstange 19 zu entnehmen, in deren Stufenbohrung 30 eine Feder 31 angeordnet ist, die sich einerseits an der Boh rungsstufe und andererseits über den Ventilkörper 29 am Adapter 20 abstützt. Der Adapter 20 bildet zusammen mit dem Ventilkörper 29 ein Überlastventil 7, während die im Adapter 20 angeordnete Bohrung zusammen mit dem Ventilkör per 28 und dem Ventilkörper 29 sowie der Feder 32 als Saugventil ausgebildet ist.

Aus der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform zu entnehmen, bei der der Ventilkörper 28 durch eine Kugel ersetzt worden ist.

Aus der Fig. 4 ist eine Ausführungsform zu entnehmen, bei der der Adapter 20 und das Verschlussteil 33 zu einem neuen Adapter vereint worden ist. Es ist ein Ventilkörper dargestellt, der in vorteilhafter Weise kraftabhängig eingestellt und formschlüssig gehalten wird. Die kraftabhängige Einstellung eliminiert den Toleranzbedarf der Feder und verbessert da durch den Ansprechbereich.

In der Fig. 5 ist innerhalb der Pumpenstange 19 der Adapter 20 aufgenommen, im Unterschied zu den Fig. 2-4, steht der Ventilkörper 29 über eine Konus fläche 35 in Linienberührung zum Adapter 20. Bei axialem Ausweichen des Ventilkörpers 29 gegen die Feder 31 wird ein eventuell auftretender Überdruck abgebaut. Zur Vereinfachung der Montage wurde eine Baueinheit aus Ventil körper 28 und der Feder 32 im Innenraum 36 des Ventilkörpers 29 vorgesehen, dabei bildet der Ventilkörper 29 in seinem Innenraum 36 einen Ventilsitz 26 an den sich der Ventilkörper 28 durch die Feder 32 anlegt. Bei jedem Saughub der Pumpenstange 19 gegenüber dem Pumpenzylinder 21 (Fig. 1) öffnet der Ven tilkörper 28 und läßt Dämpfungsmittel in den stirnseitigen Arbeitsraum 16 (Hochdruck) passieren.

Bezugszeichenliste

1

Arbeitszylinder

2

Kolben

3

Kolbenstange

4

Boden

5

Deckel

6

Befestigungselement

7

Überlastventil

8

Zwischenwand

9

Hochdruckkammer (Gas)

10

Niederdruckkammer

11

Hochdruckkammer (Hydraulisch)

12

Membran

13

Niederdruckgaspolster

14

Ölspiegel

15

Steuerrohr

16

stirnseitiger Arbeitsraum

17

Kanal

18

Arbeitsraum

19

Pumpenstange

20

Adapter

21

Pumpenzylinder

22

Saugventil

23

Druckventil

24

Kanal

25

Abregelöffnung

26

Ventilsitz

27

Stirnfläche

28

Ventilkörper

29

Ventilkörper

30

Stufenbohrung

31

Feder

32

weitere Feder

33

Verschlußteil

34

Dichtelement

35

Konusfläche

36

Innenraum

Claims

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveaurege lung, 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 unter teilt wird, mit einer durch die Federbewegungen angetriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer 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 ih rem vorderen Ende ein Saugventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder ver schließbaren Abregelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbunde nen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisenden und in die Nieder druckkammer mündenden Abregelkanal verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenstange (19) der Kolbenpumpe an ihrem vorderen Ende ne ben dem Saugventil (22) ein Überlastventil (7) aufweist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastventil (7) aus einem Adapter (20) und einem federbelaste ten Ventilkörper (29) besteht.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (29) des Überlastventils (7) gleichzeitig als Ventilsitz (26) für das Saugventil (22) ausgebildet ist.

4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (27) des Ventilkörpers (29) mit einem festen, an der Pumpenstange (19) angeordneten Anschlag zusammenwirkt und dass eine, im Ventilkörper (29) angeordnete Bohrung den Ventilsitz (26) für einen Ven tilkörper (28) des Saugventils (22) bildet.

5. Federbein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Stufenbohrung (30) der Pumpenstange (19) ausgehend von der Bohrungsstufe axial nacheinander eine Feder (31), der Ventilkörper (29), der weitere Ventilkörper (28), eine weitere Feder (32) angeordnet und durch ein eine Öffnung zum Pumpenraum (21) aufweisenden Adapter (20) gehalten sind.

6. Federbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (20) gegenüber der Pumpenstange (19) formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist.

7. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (29) über eine Konusfläche (35) am Adapter (20) abge stützt ist.

8. Federbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (29) einen Innenraum (36) aufweist in dem ein Ventil körper (28) des Saugventils (22) über eine Feder (32) am Ventilsitz (26) gehalten ist.