DE3501651A1

DE3501651A1 - Federbein, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3501651A1
Application number: DE19853501651
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 5330 Königswinter Sommer
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-01-19
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DE3501651C2

Description

Federbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Stoßdämpfer und einer Gasfeder, deren druckgasgefüllter Federraum einen Rollbalg aufweist, welcher an einem Ende mit der Kolbenstange und am anderen Ende mit einem Stoßdämpfergehäuse verbunden ist, während der Stoßdämpfer einen flüssigkeitsgefüllten Zylinder als Arbeitsraum besitzt, in dem ein an der Kolbenstange befestigter Dämpfungskolben gleitet.
Kolbenstangendichtungen bei derartigen Federbeinen dienen zur Abdichtung des äußeren Oberdruckes gegen den Innenraum des Schwingungsdämpfers, wobei die äußere Dichtlippe aufgrund der hohen Druckbeaufschlagung relativ hohe Reibungskräfte an der Kolbenstange erzeugt, die zwangsläufig das Fahrverhalten des Fahrzeuges ungünstig beeinflussen.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen der Druck zwischen dem Federraum und dem Stoßdämpferinnenraum ausgeglichen wird, um somit die Dichtungsfunktion zu verbessern (z.B. DE-PS 21 18 o80). Eine derartige Vorrichtung beschränkt sich jedoch darauf, daß durch Vorsehen eines Rückschlagventiles ein Oberdruck im Arbeitsraum in den Federraum entweichen kann. Zusätzlich muß bei dieser Ausführungsform die Kolbenstangendichtung ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildet werden, so daß anschließend vom Federraum in den Ausgleichsraum das Druckgas zurückströmen kann. Ein solcher ventilgeregelter Druckausgleich kann lediglich bei einem Gasaustausch verwendet werden. Eine Anwendung zum Ulaustausch ist nicht möglich, so daß eine Anwendung des Federbeines in horizontaler Einbaulage nicht mehr gewährleistet ist.
Darüber hinaus sind Federbeine für Kraftfahrzeuge bekannt (z.B. DE-OS 19 24 393), bei denen der konventionelle Ausgleichsraum eines Zweirohr-Stoßdämpfers zur Aufnahme einer weiteren rohrförmigen und nachgiebigen Gasexpansionskammer herangezogen wird. Hierbei wird ein Gleichgewicht zwischen den auf den Flächen der Kolbenstangendichtung einwirkenden pneumatischen und hydraulischen Drücken erzielt, jedoch ist eine solche innenliegende Membran aus einem elastisch streckbaren Werkstoff äußerst schwierig zu montieren und in den Fertigungsprozeß des Stoßdämpfers nur mit hohem Aufwand zu integrieren. Dabei ist nicht nur die Montage schwierig sondern auch die Abdichtung der Gasexpansionskammer. Auch eine solche Vorrichtung läßt nur einen Druckausgleich in Form eines Gasaustausches zu.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Federbein zusammen mit einer Gasfeder so auszubilden, daß zur Reduzierung der Dichtungsreibung an der Kolbenstangendichtung zwischen dem Innenraum des Stoßdämpfers und dem Federbein annähernd gleicher Druck erzielt werden kann, darüber hinaus soll auch die Möglichkeit einer horizontalen Einbaulage des Federbeines geschaffen werden, wobei durch Luftarmut im Stoßdämpfer kein Verschäumen des Dämpfungsmittels auftritt und keine Anwendung von speziellen Kolbenstangendichtungen notwendig ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Federraum ein Ausgleichsraum angeordnet ist, wobei der Innenraum des mit mindestens einer elastischen Begrenzungswand versehenen Ausgleichsraumes mit dem Arbeitsraum verbunden ist.
Vorteilhaft ist hierbei, daß zwischen dem Stoßdämpfer und dem Gasfederraum eine Verbindung vorgesehen ist, wobei der Ausgleichsraum vom Gasfederraum getrennt bleibt. Der Stoßdämpfer kann annähernd luftlos mit UI gefüllt werden, so daß beim Einfedern die Kolbenstange die ihrem Volumen entsprechende Ulmenge durch die Verbindung in den Ausgleichsraum verdrängt. Die elastische Begrenzungswand wird dabei vom Druck im Gasfederraum beaufschlagt. Es entsteht ein gleicher Druck im Stoßdämpferinnenraum und im Gasfederraum, so daß an den Kolbenstangendichtungen keine Druckdifferenz anliegt.
Desweiteren ist von Vorteil, daß durch die annähernd luftlose Umfüllung die Möglichkeit einer horizontalen Einbaulage des Federbeines besteht. Die Konstruktion ist bei Einrohr- und Zweirohr-Stoßdämpfern anwendbar, wobei ein konventioneller Zweirohr-Stoßdämpfer im Außendurchmesser verkleinert werden kann, da der notwendige Gasraum zur Aufnahme des Kolbenstangenvolumens entfallen kann.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als elastische Begrenzungswand eine Membran vorgesehen ist, die innerhalb des Federraumes auf der Außenfläche des Stoßdämpfergehäuses fixiert ist. Eine solche elastische Membran läßt sich problemlos über Befestigungsringe mit dem Stoßdämpfer verbinden. Die Befestigung sowohl die Anbringung der Membran erfolgt auf der Außenseite, so daß nicht nur Stoßdämpfer nahezu unverändert aus der Fertigung übernommen werden können, sondern es ist auch eine problemlose Montage möglich.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als elastische Begrenzungswand das mit dem Stoßdämpfergehäuse verbundene Ende des Rollbalges eine Verlängerung aufweist, wobei die Verlängerung zu beiden Seiten des in den Arbeitsraum hineinverlaufenden Verbindungskanal befestigt ist. Dabei läßt sich vorteilhafterweise der Rollbalg selbst durch eine entsprechende Verlängerung als elastische Begrenzungswand ausbilden. Zur Befestigung braucht lediglich zu dem ersten notwendigen Verbindungsring noch ein weiterer Befestigungsring vorgesehen werden, die zu beiden Seiten des Verbindungskanales mit dem Stoßdämpfergehäuse fixiert werden.
In besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die elastische Begrenzungswand auf der Außenfläche der Kolbenstange angeordnet ist und daß der Ausgleichsraum über eine in der Kolbenstange verlaufende Bohrung mit dem Arbeitsraum verbunden ist. Durch Anordnung des Ausgleichsraumes an der Kolbenstange erhält man ebenfalls die Vorteile der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sin in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt: Figur 1 ein Federbein mit einem Rollbalg und einem Ausgleichsraum teilweise geschnitten Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Federbeines im Schnitt Figur 3 eine Ausführungsform eines Stoßdämpfers zusammen mit einem Rollbalg und einem an der Kolbenstange angeordneten Ausgleichsraumes teilweise im Schnitt Das in Figur 1 dargestellte Federbein besteht im wesentlichen aus dem eigentlichen Stoßdämpfer 15 und einer Gasfeder 16. Die Gasfeder 16 wird durch einen Federraum 8 begrenzt, welcher durch einen Rollbalg 11 und einem Gehäuse 17 gebildet wird, begrenzt. Das Gehäuse 17 ist an der Kolbenstange 13 befestigt und der Rollbalg über Befestigungsringe 2 und 3 einerseits mit dem Gehäuse 17 und andererseits mit dem Stoßdämpfergehäuse lo verbunden. Zum Einbau in ein Fahrzeug sind an beiden Seiten des Stoßdämpfers Befestigungsvorrichtungen 18 angebracht. Das Gehäuse 17 weist einen Druckanschluß 19 zur Druckgaseinspeisung auf.
Das Stoßdämpfergehäuse lo ist mit einem Verbindungskanal 5 versehen, der die Verbindung vom Arbeitsraum 9 des Stoßdämpferinnenraumes zum Ausgleichsraum 7 herstellt.
Der Ausgleichsraum 7 ist durch die elastische Begrenzungswand 1 gegenüber dem Federraum 8 abgetrennt. Dabei dient der Ausgleichsraum 7 zur Aufnahme des durch die Kolbenstange verdrängten Volumens und kann sich entsprechend seiner Elastizität ausdehnen. Es stellt sich dabei aufgrund der elastischen Begrenzungswand ein gleicher Druck zwischen Federraum 8 und dem Arbeitsraum 9 ein. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zeigt dabei eine elastische Begrenzungswand 1, die in Form einer Verlängerung 12 gleichzeitig Bestandteil des Rollbalges 11 ist. Dabei braucht zum Befestigungsring 2 lediglich ein weiterer Befestigungsring 3 vorgesehen werden.
Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel ist im Prinzip mit dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vergleichbar. Zusätzlich ist lediglich der Abrollkörper 4 vorgesehen, auf dem der Rollbalg 11 abrollen kann. Der Abrollkörper 4 ist mit einem ringförmigen Raum 20 versehen, in dem die Begrenzungswand 1 angeordnet ist. Die in Form einer Membran ausgeführte elastische Begrenzungswand 1 besitzt an ihren Enden Verdickungen, die in entsprechenden Nuten 21 des Abrollkörpers aufgenommen und fixiert sind. Der ringförmige Raum 20 ist über Ausgleichsbohrungen 6 mit dem Federraum 8 verbunden, so daß ein Druckausgleich stattfinden kann. Der Ausgleichsraum 7 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel über den Verbindungskanal 5 mit dem Arbeitsraum 9 des Stoßdämpfers 15 in Strömungskontakt. Um das entsprechende Kolbenstangenvolumen aufzunehmen, entspricht der ringförmige Raum 20 dem Volumen der Kolbenstange 13.
Figur 3 zeigt eine weitere Variante, bei der die elastische Begrenzungswand 1 auf der Außenfläche der Kolbenstange 13 angeordnet ist. Dabei ist der Ausgleichs raum 7 über die Bohrung 14 in der Kolbenstange 13 mit dem Arbeitsraum des Stoßdämpfers 15 verbunden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel denen in Figur 1 und 2 bereits gezeigten.
Bezugszeichenliste 1 - elastische Begrenzungswand 2 - Befestigungsring 3 - Befestigungsring 4 - Abrollkörper 5 - Verbindungskanal 6 - Ausgleichsbohrung 7 - Ausgleichsraum 8 - Federraum 9 - Arbeitsraum lo - Stoßdämpfergehäuse 11 - Rollbalg 12 - Verlängerung 13 - Kolbenstange 14 - Bohrung in der Kolbenstange 15 - Stoßdämpfer 16 - Gasfeder 17 - Gehäuse 18 - Befestigunsvorrichtungen 19 - Druckanschluß 20 - ringförmiger Raum 21 - Nuten r v - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Federbein, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Stoßdämpfer und einer Gasfeder, deren druckgasgefüllter Federraum einen Rollbalg aufweist, welcher an einem Ende mit der Kolbenstange und am anderen Ende mit einem Stoßdämpfergehäuse verbunden ist, während der Stoßdämpfer einen flüssigkeitsgefüllten Zylinder als Arbeitsraum besitzt, in dem ein an der Kolbenstange befestigter Dämpfungskolben gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß im Federraum (8) ein Ausgleichsraum (7) angeordnet ist, wobei der Innenraum des mit mindestens einer elastischen Begrenzungswand (1) versehenen Ausgleichsraumes (7) mit dem Arbeitsraum (9) verbunden ist.
2. Federbein nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Begrenzungswand (l) eine Membran vorgesehen ist, die innerhalb des Federraumes (8) auf der Außenfläche des Stoßdämpfergehäuses (lo) fixiert ist.
3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Begrenzungswand (1) das mit dem Stoßdämpfergehäuse (lo) verbundene Ende des Rollbalges (11) eine Verlängerung (12) aufweist, wobei die Verlängerung (12) zu beiden Seiten des in den Arbeitsraum (9) hineinverlaufenden Verbindungskanal (5) befestigt ist.
4. Federbein nach Anpsruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Begrenzungswand (1) auf der Außenfläche der Kolbenstange (13) angeordnet ist und daß der Ausgleichsraum (7) über eine in der Kolbenstange (13) verlaufende Bohrung (14) mit dem Arbeitsraum (7) verbunden ist.