DE3828074C1 - Self-priming hydropneumatic spring strut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstpumpendes hydro­ pneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, ins­ besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehen­ den Arbeitszylinder, der durch einen von einer hohlen Kolbenstange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeits­ räume unterteilt wird, mit einer durch die Federbe­ wegungen 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 Arbeits­ zylinder befestigte und an ihrem vorderen Ende ein Saug­ ventil 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 einem eine Drossel aufweisenden und in die Niederdruck­ kammer mündenden Abregelkanal verbindet.

Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Feder­ beine bekannt (z. B. DE-OS 36 30 757), bei denen über die Kolbenpumpe des Federbeines während der Fahrt des Fahr­ zeuges Öl so lange in den Arbeitszylinder gepumpt wird, bis die Niveaulage des Fahrzeuges erreicht ist. Nach Er­ reichen der Niveaulage gibt der Arbeitszylinder eine Ab­ regelöffnung frei, so daß unter Zuhilfenahme eines Kurz­ schlusses ein weiteres Hochregeln des Fahrzeugaufbaues vermieden wird. Bei derartigen Federbeinen ist von Nach­ teil, daß bei Beladung des Fahrzeuges der Fahrzeugaufbau nicht sofort nach dem Starten auf Niveaulage 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 weiterzubilden, daß ohne äußere Energiezufuhr bereits bei stehendem Fahrzeug ein Auf­ regeln auf Niveaulage des Fahrzeugaufbaues möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Bildung eines Druckübersetzers ein in einem Hohl­ raum axial verschiebbarer Regler mit zwei druckbeauf­ schlagten Flächen versehen ist, wobei ein durch eine Regelfläche des Reglers gebildeter Regelraum über ein von außen stellbares Ventil mit der Niederdruckkammer und ein durch eine Verdrängerfläche des Reglers gebildeter Ver­ drängerraum über eine ein Rückschlagventil aufweisende Ableitung mit der Hochdruckkammer und dem Arbeitsraum verbunden ist, wobei die Regelfläche größer als die Ver­ drängerfläche ist, und daß vom Niederdruckraum über ein Rückschlagventil eine Zuleitung in den Verdrängerraum verläuft.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß durch den Druckübersetzer die Möglichkeit besteht, unter Zuhilfe­ nahme der Niederdruckkammer Öl bei stehendem Fahrzeug in den Hochdruckraum zu befördern. Der Regler dient dabei als Druckübersetzer, der beim Öffnen des stellbaren Ventils mit seiner größeren Fläche von der Niederdruckkammer beaufschlagt wird. Durch die unterschiedliche Größe der Regelfläche und der Verdrängerfläche ist es möglich, die notwendige Ölmenge durch die Verdrängerfläche über ein Rückschlagventil in die Hochdruckkammer zu befördern, so daß der Fahrzeugaufbau bereits im Stand aufgeregelt werden kann.

Während der Fahrt des Fahrzeuges wird dann das im Regel­ raum befindliche Öl der Niederdruckkammer wieder zuge­ führt.

Nach einer besonders fertigungsgünstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Regler zylindrisch ausgebildet und koaxial um den Arbeitszylinder angeordnet ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß vom Regelraum unter Zwischenschaltung eines Rück­ schlagventiles eine Strömungsverbindung in die Verbindung vom Niederdruckraum zum Pumpenzylinder verläuft.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das stellbare Ventil als Elektromagnetventil oder als mechanisches Ventil ausgebildet.

Eine weitere wesentliche Ausführungsform sieht vor, daß in Ausgangsposition des Reglers die Regelfläche ein zwischen Niederdruckraum und Pumpenzylinder angeordnetes Ventil betätigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

Fig. 2 einen Schnitt im Bereich des oberen Endes des Federbeines als Einzelheit,

Fig. 3 einen Schnitt in Draufsicht des Federbeines.

Das in Fig. 1 dargestellte Federbein mit innerer Niveau­ regelung für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 1 des Federbeines, in dem ein Kolben 2 am Ende einer Kolbenstange 3 gleitet. Der Arbeits­ zylinder 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 z. B. mittels eines üblichen Befestigungsauges 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 Hochdruck­ kammer 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 abgeregelten, das heißt im nicht hochgepumpten Zu­ stand herrscht in der Niederdruckkammer 10 gleicher Druck wie in der Hochdruckkammer 11, 9.

Der untere Arbeitsraum 18 zwischen dem Arbeitskolben 2 und dem Deckel 5 steht mit dem Ölraum 11 der Hochdruckkammer 9, 11 über die Ableitung 17 in Verbindung. Der stirnseitig zwischen Arbeitskolben 2 und dem Boden 4 angeordnete Arbeitsraum 16 arbeitet über Ventile des Arbeitskolbens 2 mit dem Arbeitsraum 18 des Arbeitszylinders 1 zusammen.

Am Boden 4 ist eine Pumpenstange 19 befestigt, die zu­ sammen mit einem durch eine im Hohlraum der Kolbenstange 3 befind­ liche Steuerhülse geschaffenen Pumpenzylinder 21 eine Ölpumpe 19, 21 bildet. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervor­ gerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse und der an ihr befestigten Kolbenstange 3 betätigen diese Ölpumpe, die gesteuert durch das Saugventil 22 ständig Öl 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 mit dem Steuer­ rohr so lange auswärts geschoben, bis die Abregelöffnungen 25 der Pumpenstange 19 eine Verbindung zwischen dem mit Hochdruck beaufschlagten Arbeitszylinder 1 und dem Niederdruckraum 10 freigeben, so daß dadurch die Abregel­ funktion einsetzt.

Zwischen dem Arbeitszylinder 1 und der Zwischenwand 8 wird ein Regelraum 29 von einem Verdrängerraum 20 durch einen Regler 27 getrennt. Dabei ist die Regelfläche 28 größer als die Verdrängerfläche 31. Im Boden 4 des Federbeines ist ein verstellbares Ventil 30 vorge­ sehen, welches als elektromagnetisches Ventil von außen ansteuerbar ist. Nach Öffnen des verstellbaren Ventiles 30 wird die Regelfläche 28 durch den Druck der Nieder­ druckkammer 10 beaufschlagt. Die mit einer Dichtung 26 versehene Verdrängerfläche 31 fördert dadurch Öl aus dem Verdrängerraum 20 über das Rückschlagventil 32 in den Ölraum 11 der Hochdruckkammer 9, 11. Der Ölraum 11 der Hochdruckkammer 9, 11 steht über die Ableitung 17 mit dem Arbeitsraum 18 in Verbindung, so daß sich der Kolben 2 durch den steigenden Innendruck bewegt. Diese Verschiebung des Kolbens 2 erfolgt unter der physikalischen Voraussetzung, daß das Verhältnis der Regelfläche 28 zur Verdränger­ fläche 31 größer ist als das Verhältnis des Druckes der Niederdruckkammer 10 zu dem Druck des Hochdruckgaspolsters 9 der Hochdruckkammer 9, 11 im aufgeregeltem Zustand. Auf diese Weise läßt sich sofort nach dem Starten des Fahrzeuges ohne äußere Energieaufnahme das Federbein auf eine entsprechende Niveaulage bringen.

Während der Fahrt des Fahrzeuges ist dann die von Pumpen­ stange 19 und Pumpenzylinder 21 gebildete Ölpumpe 19, 21 in Betrieb. Das im Regelraum 29 vorhandene Öl wird während der Fahrt über die Ölpumpe und das Rückschlagventil 35 in die Verbindung 36 geführt und entweder der Ölpumpe oder dem Niederdruckraum 10 zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig strömt aus dem Niederdruckraum 10 durch das Rückschlag­ ventil 33 über die Zuleitung 34 neues Öl in den Ver­ drängerraum 20 unterhalb der Verdrängerfläche 31.

Aus der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Regler 27 nach Erreichen seiner Ausgangsposition über den Stift 38 das Ventil 37 öffnet, so daß nun die weiteren Funktionen des Federbeines wie bei bekannten Geräten vor sich geht.

Der Fig. 3 ist in Draufsicht zu entnehmen, daß ausgehend von der hohlen Kolbenstange 19 eine Verbindung über das Ventil 37 in den Niederdruckraum 10 verläuft, wobei auf dem Umfang versetzt das verstellbare Ventil 30 angeordnet ist.

Claims (5)

1. Selbstpumpendes hydropneumatisches Federbein mit innerer Niveauregelung, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit einem ölgefüllten, unter dem Druck mindestens eines in einer Hochdruckkammer angeordneten und als Feder wirkenden Gaspolsters stehenden Arbeits­ zylinder, der durch einen von einer hohlen Kolben­ stange getragenen Arbeitskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, mit einer durch die Federbewegung 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 hohle Pumpenstange eintaucht, deren Bohrung mit der Niederdruckkammer verbunden ist und mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder verschließbaren Ab­ regelöffnung, die den mit der Hochdruckkammer ver­ bundenen Arbeitsraum mit einem eine Drossel aufweisen­ den und in die Niederdruckkammer mündenden Abregel­ kanal verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Druckübersetzers ein in einem Hohlraum (20, 29) axial verschiebbarer Regler (27) mit zwei druckbeaufschlagten Flächen (28; 31) versehen ist, wobei ein durch eine Regelfläche (28) des Reglers (27) gebildeter Regelraum (29) über ein von außen stellbares Ventil (30) mit der Niederdruckkammer (10) und ein durch eine Verdrängerfläche (31) des Reglers (27) gebildeter Verdrängerraum (20) über eine, ein Rückschlagventil (32) aufweisende Ableitung (17) mit der Hochdruckkammer (11) und dem Arbeitsraum (18) ver­ bunden ist, wobei die Regelfläche (28) größer als die Verdrängerfläche (31) ist, und daß vom Niederdruckraum (10) über ein Rückschlagventil (33) eine Zuleitung (34) in den Verdrängerraum (20) verläuft.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (27) zylindrisch ausgebildet und ko­ axial um den Arbeitszylinder (1) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Regelraum (29) unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles (35) eine Strömungsverbindung in die Verbindung (36) vom Niederdruckraum (10) zum Pumpenzylinder (21) verläuft.

4. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stellbare Ventil (30) als Elektromagnetventil oder mechanisches Ventil ausgebildet ist.

5. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ausgangsposition des Reglers (27) die Regel­ fläche (28) ein zwischen Niederdruckraum (10) und Pumpenzylinder (21) angeordnetes Ventil (37) betätigt.