DE19922877A1

DE19922877A1 - Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung

Info

Publication number: DE19922877A1
Application number: DE1999122877
Authority: DE
Inventors: Werner Kuchheuser
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-12-07

Abstract

Selbstpumpendes hydropneumatisches 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 Dämpfungskolben 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 eine in der hohlen Kolbenstange angeordneten Steuerhülse gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Pumpeneinlaßventil 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 verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer verbindet und daß zwischen der Steuerhülse und einem mit der Hochdruckkammer in Verbindung stehenden Kanal ein Pumpenauslaßventil vorgesehen ist, wobei zwischen dem von der Steuerhülse und der Pumpenstange gebildeten Pumpenraum und der Hochdruckkammer ein Überlastventil vorgesehen ist, welches bei einem vorbestimmten Druckgefälle von der Hochdruckkammer in Richtung des Pumpenraumes durchströmbar ist.

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 Dämpfungskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegungen an getriebenen und Öl aus einer Niederdruckkammer in den mit der Hochdruck kammer verbundenen Arbeitsraum fördernden Kolbenpumpe, deren Pumpenzy linder durch eine in der hohlen Kolbenstange angeordneten Steuerhülse gebil det ist, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Pumpeneinlaßventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregel öffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer mündenden Abregelkanal verbindet und daß zwischen der Steuerhülse und einem mit der Hochdruckkammer in Verbindung stehenden Ka nal ein Pumpenauslaßventil vorgesehen ist.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Federbeine bekannt (z. B. DE-PS 36 30 757), bei denen der Hohlraum der Kolbenstange zusammen mit einer Pumpenstange einen Pumpenraum bildet, wobei die Pumpenstange mit einem Saugventil zur Verbindung mit dem Niederdruckraum und der Pumpen raum mit einem Druckventil zur Verbindung mit dem Hochdruckraum versehen ist. Durch die Federbewegungen eines Fahrzeuges wird dabei aus dem Nieder druckraum über den Hohlraum der Pumpenstange und dem Saugventil Dämp fungsmittel in den Pumpenraum gesaugt und von dort bei eintauchender Kolbenstange in den Arbeitszylinder wird das Dämpfungsmittel vorbei am Druck ventil in den hochdruckseitigen Arbeitsraum gefördert. Dieser Vorgang erfolgt so lange, bis das Fahrzeugniveau erreicht ist. Nach Erreichen des Fahrzeugni veaus wird über eine Abregelöffnung der Pumpvorgang unterbrochen. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß auch bei bestimmten Lastzuständen, das heißt bei überladenem Fahrzeug die Pumpfunktion aus Sicherheitsgründen un terbrochen werden sollte.

Darüber hinaus sind selbstpumpende hydropneumatische Federbeine bekannt (DE-PS 14 30 536), bei denen ebenfalls eine durch die Federbewegungen des Fahrzeuges angetriebene Pumpe zur Niveauregelung Dämpfungsmittel aus ei ner unter geringerem Druck stehenden Vorratskammer in eine ständig von der jeweiligen Federkraft des Federbeins belasteten Hochdruckkammer gefördert wird und bei dem diese Dämpfungsflüssigkeit bei Überschreiten einer vorgege benen Niveauhöhe ebenfalls über eine Abregeleinrichtung in die Vorratskammer zurückfließen kann. In eine von der hohlen Kolbenstange gebildeten Pumpen kammer taucht ein Pumpenkolben ein, der in der Bodenplatte kardanisch befe stigt ist. Diese Pumpenkammer ist über ein Saugventil mit einer Ringkammer und über ein Druckventil mit einer Arbeitskammer verbunden. Ein Kanal im Pumpenkolben mündet in die Aussparung im Boden des Gehäuses, gegenüber der Pumpenkammer ist der Kanal durch ein federbelastetes Überdruckventil verschlossen, dessen Öffnungsdruck mit Hilfe einer Stellschraube einstellbar ist. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß hier die Position des Überlastventiles in der Pumpenstange nur in der dargestellten Anordnung von Hochdruck- und Nieder druckkammern in Verbindung mit einem dichtenden, Hoch- und Niederdruck trennenden Arbeitskolben möglich ist und dieser Funktionsaufbau wesentliche Einschränkungen im Aufbau von Zugstufendämpfungen mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, funktionssichere und unempfindli che Niveauregelungseinrichtung zu schaffen, bei der nicht nur eine einwandfreie Funktionsfähigkeit, sondern bei der auch zusätzlich noch eine ausreichende Überlastsicherung geschaffen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem von der Steuerhülse und der Pumpenstange gebildeten Pumpenraum und der Hochdruckkammer ein Überlastventil vorgesehen ist, welches bei einem vorbestimmten Druckgefälle von der Hochdruckkammer in Richtung des Pum penraumes durchströmbar ist.

Übersteigt, z. B. infolge Überladung des Fahrzeuges der Druck in der Hoch druckkammer den Öffnungsdruck des Überlastventils, so kann Öl aus der Hoch druckkammer in die Pumpenkammer strömen. Ein weiterer Druckanstieg in der Hochdruckkammer ist auch dann nicht möglich, wenn die Abregelbohrung durch die Steuerhülse verschlossen ist und das Fahrzeug seine vorbestimmte Niveau höhe noch nicht erreicht hat. Vorteilhaft ist hierbei, daß bei quasistatischer Überlastung, z. B. infolge längerer Kurvenfahrt, kein Öl aus der Hochdruckkam mer in die Niederdruckkammer gelangt, da der Pumpenraum, in den das Über lastventil mündet, durch das Pumpeneinlaßventil gegenüber der Niederdruck kammer verschlossen ist. Unerwünschte Hochdruckverluste, die die Fahr zeugstabilität und Parallelität beeinflussen könnten werden vermieden.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als Überlastventil eine federbelastete Scheibe vorgesehen ist oder daß als Überlastventil eine federbe lastete Kugel vorgesehen ist.

Fertigungstechnisch ist von Vorteil, daß das Überlastventil und das Pumpenein laßventil einen gemeinsamen Ventilkörper aufweisen, der in kompakter Bauwei se relativ einfach herzustellen ist.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß das Überlastventil mindestens eine dezen trale Bohrung des Ventilkörpers beaufschlagt.

Eine Ausführungsform des Überlastventils sieht vor, daß die Federvorspannung über Absätze in der Steuerhülse als fixe Größe erfolgt.

Eine weitere Ausführung sieht vor, daß die daß die Federvorspannung des Überlastventiles mittels in Nuten der Federabstützung eingreifenden Verstem mungen der Steuerhülse einstellbar gestaltet ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Druckventil und das Überlastventil einen gemeinsamen Ventilkörper aufweisen.

Eine besonders günstige Ausführungsform sieht vor, daß das Pumpenauslaß ventil eine zentrale Öffnung des Ventilkörpers beaufschlagt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche matisch dargestellt.

Es zeigt:

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

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Druck-Überlastventiles als Einzelheit,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Überlastventils im Schnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte selbstpumpende hydropneumatische Federbein für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1, indem ein Dämpfungskolben 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 des Außenrohres 20 ist mittels eines Befestigungsstif tes 6 am Aufbau des Fahrzeuges und die Kolbenstange 3 mittels eines Befesti gungsauges 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, 13 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 Niederdruck gaspolster 13 nicht voneinander getrennt. Der Ölspiegel 14 ist angedeutet. Im völlig abgeregelten, das heißt nicht hochgepumpten Zustand herrscht in der Niederdruckkammer 10, 13 gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9.

Der stirnseitige, innere Arbeitsraum 15 zwischen dem Dämpfungskolben 2 und dem Boden 4 steht mit dem Ölraum 11 der Hochdruckkammer über einen Kanal 17 in Verbindung. Der stirnseitig zwischen dem Dämpfungskolben 2 und dem Deckei 5 angeordnete Arbeitsraum 16 ist über Dämpfungsventile im Dämp fungskolben 2 mit dem stirnseitigen Arbeitsraum 15 des Arbeitszylinders 1 ver bunden.

Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 27 befestigt, die zusammen mit einer im Hohlraum der Kolbenstange 3 befindlichen Steuerhülse 25, die als Pumpenraum 21 wirkt, eine Ölpumpe bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufe nen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolbenstange 3 betätigen diese Ölpumpe, die ständig Öl, gesteuert durch das Pumpeneinlaß ventil 22, aus der Niederdruckkammer 10 über das Pumpenauslaßventil 23 durch den Kanal 24 in den Arbeitszylinder 1 fördert. Dadurch werden der Ar beitskolben 2, die Kolbenstange 3 mit der Steuerhülse 25 so lange auswärts geschoben, bis die Abregelöffnung 18 der Pumpenstange 27 eine Verbindung zwischen dem mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und dem Nieder druckraum 10 freigibt, so daß dadurch die Abregelfunktion einsetzt. Die Nieder druckkammer 10 steht über den Hohlraum 26, der Pumpenstange 27 und dem Saugrohr 19 mit dem Arbeitsraum 15 in Verbindung.

Zur Gewährleistung eines Überlastschutzes, die bei bestimmten Lastzuständen die Pumpfunktion außer Kraft setzen soll, ist das Pumpenauslaßventil 23 zu sätzlich mit einem Überlastventil 28 versehen.

Das Überlastventil 28 sowie das Pumpenauslaßventil 23 sind in der Fig. 2 nä her dargestellt. Die Kolbenstange 3 ist mit einer Steuerhülse 25 versehen, deren koaxialer Abstand zueinander den Kanal 24 bildet. Auf der Stirnseite der Steu erhülse 25 ist der Ventilkörper 33 über eine im Bohrungsgrund der Kolbenstan ge 3 abgestützte Feder 34 axial fixiert. Das Pumpenauslaßventil 23 weist eine Scheibe 29 auf, die federbelastete ist und die die im Zentrum des Ventilkörpers 33 befindliche Öffnung steuert. Taucht die Pumpenstange 27 in den Pumpen raum 21 ein, gibt die Scheibe 29 des Pumpenauslaßventils 23 die Öffnung 30 gegen die Feder 35 frei, Öl strömt aus dem Pumpenraum 21 über den Kanal 24 in den hochdruckseitigen Arbeitsraum 15 (Fig. 1) und über den Kanal 17 in die Hochdruckkammer 9, 11. Der Druck gegen die Hochdruckgaskammer 11 steigt und die Kolbenstangenausfahrkraft nimmt zu.

Bis zu einem vorbestimmten Druckgefälle bleibt dabei das Überlastventil 28 ge schlossen.

Wird der Zustand erreicht, daß während der Auswärtsbewegung der Pumpen stange 27 der Druck des hochdruckseitigen Arbeitsraumes 15 über die außer mittig angeordneten Bohrungen 32 des Ventilkörpers 33 eine höhere Kraft auf die Scheibe 31 aufbringt als die vorgespannte Feder 36 entgegensetzt, öffnet die Scheibe 31 gegenüber dem Ventilkörper 33 und es erfolgt ein Druckaus gleich zwischen dem Pumpenraum 21 und dem hochdruckseitigen Arbeitsraum 15. Die weitere Förderung von Öl aus dem Niederdruckraum 10 über das Pum peneinlaßventil 22 ist damit unterbrochen, der Druck der Hochdruckkammer 9, 11 steigt nicht mehr an.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung eines einstellbaren Überlastventils 28. Die Vor spannung der Feder 36 wird bei der Montage bestimmt und mittels in Nuten der Federabstützung 38 eingreifenden Verstemmungen fixiert. Alternativ zu einer Scheibe 31 ist hier eine federbelastete Kugel 40 als Ventilabdeckung darge stellt.

Bezugszeichenliste

1

Arbeitszylinder

2

Dämpfungskolben

3

Kolbenstange

4

Boden

5

Deckel

6

Befestigungsstift

7

Befestigungsauge

8

Zwischenwand

9

Hochdruckkammer

10

Niederdruckkammer

11

Hochdruckkammer

12

Membran

13

Niederdruckkammer

14

Ölspiegel

15

Arbeitsraum

16

Arbeitsraum

17

Kanal

18

Abregelöffnung

19

Saugrohr

20

Außenrohr

21

Pumpenraum

22

Saugventil

23

Pumpenauslaßventil

24

Kanal

25

Steuerhülse

26

Hohlraum

27

Pumpenstange

28

Überlastventil

29

Scheibe

30

Öffnung

31

Scheibe

32

Bohrung

33

Ventilkörper

34

Feder

35

Feder

36

Feder

37

Absatz

38

Federabstützung

39

Verstemmung

40

Kugel

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 Dämpfungskolben 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 eine in der hohlen Kolbenstange angeordneten Steuerhülse gebildet ist, in die eine am Arbeitszylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Pumpenein laßventil tragende hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist, und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Abregel öffnung, die den mit der Hochdruckkammer verbundenen Arbeitsraum mit der Niederdruckkammer mündenden Abregelkanal verbindet und daß zwischen der Steuerhülse und einem mit der Hochdruckkammer in Verbindung stehen den Kanal ein Pumpenauslaßventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem von der Steuerhülse (25) und der Pumpenstange (27) gebildeten Pumpenraum (21) und der Hochdruckkammer (9/11) ein Über lastventil (28) vorgesehen ist, welches bei einem vorbestimmten Druckgefälle von der Hochdruckkammer (9/11) in Richtung des Pumpenraumes (21) durchströmbar ist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überlastventil (28) eine federbelastete Scheibe (29) vorgesehen ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Überlastventil (28) eine federbelastete Kugel (40) vorgesehen ist.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlastventil (28) mindestens eine dezentrale Bohrung (32) des Ventilkörpers (33) beaufschlagt.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung des Überlastventiles (28) über Absätze (37) in der Steuerhülse (25) als fixe Größe erfolgt.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung des Überlastventiles (28) mittels in Nuten der Fe derabstützung (38) eingreifenden Verstemmungen (39) der Steuerhülse (25) einstellbar gestaltet ist.

7. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (23) und das Überlastventil (28) einen gemeinsamen Ventilkörper (33) aufweisen.

8. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenauslaßventil (23) eine zentrale Öffnung (30) des Ventilkör pers (33) beaufschlagt.