DE1234453B - Hydraulischer Stossdaempfer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

234453 Int. Cl.:

F16f

Deutsche Kl.: 47 a3 - 9/34

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

A41448XII/47a3
23. Oktober 1962
16. Februar 1967
31. Oktober 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer mit Durchströmungsventilen für eine Dämpfungsflüssigkeit, die mit einem durch ein federndes Organ gegen einen schmalen Ventilsitz gedrückten Ventilkörper versehen sind.

Bei einem bekannten Stoßdämpfer dieser Gattung ist der Ventilkörper aus federnden Scheiben zusammengesetzt. Die vom Ventilkörper abgedeckten Durchströmungskanäle haben über ihre gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt.

Ein hydraulischer Stoßdämpfer mit linearer Charakteristik enthält eine Dämpfungsflüssigkeit, die bei der Relativbewegung der Stoßdämpferteile zueinander durch mit einem federnden Ventilteller ausgerüstete Drosselventile strömt, deren Strömungswiderstand der gewünschten Charakteristik des Stoßdämpfers angepaßt ist. Der Widerstand bei der Relativbewegung der Stoßdämpferteile hat eine lineare Charakteristik, wenn die Größe des Widerstandes in einem linearen Verhältnis zu der Geschwindigkeit der Bewegung steht. Der Widerstand in den Ventilen hängt aber nicht nur von der Geschwindigkeit der Dämpfungsflüssigkeit ab, sondern auch von ihrer Viskosität. Da aber die Viskosität der meisten Stoßdämpferflüssigkeiten von der Temperatur abhängt, führt dies dazu, daß die meisten bekannten Stoßdämpfertypen ihre Dämpfung mit der Temperatur der Dämpfungsflüssigkeit ändern. Temperaturunabhängig sind nur Stoßdämpfer mit Düsenventilen. Solche Stoßdämpfer haben keine lineare, sondern eine quadratische Charakteristik, d. h. die Dämpfungskraft hängt vom Quadrat der Bewegungsgeschwindigkeit ab.

Durch die Erfindung soll ein Stoßdämpfer der eingangs genannten Gattung, also ein Stoßdämpfer mit einem durch ein federndes Organ gegen einen schmalen Ventilsitz gedrückten Ventilkörper so ausgebildet werden, daß seine Dämpfungseigenschaften weitgehend unabhängig von der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeiten sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ventilsitzöffnung gegenüber dem Durchströmungskanal des Ventils eingeengt und so bemessen ist, daß bei der für Normalbetrieb berechneten höchsten Dämpfungsgeschwindigkeit des Stoßdämpfers der dynamische Druckabfall im Spalt zwischen Ventilkörper und Ventilsitz zwischen 75 und 99% des gesamten Druckabfalls im Durchströmungsventil beträgt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventilsitzes beruht auf der Erkenntnis, daß die Länge des Umfan^es des Ventilsitzes und seine Breite für den An-Hydraulischer Stoßdämpfer

Patentiert für:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,

Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
ίο Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Eskil Tuneblom, Västeräs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 26. Oktober 1961 (10 649)

so teil des Druckabfalls, der von der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit abhängig ist, bestimmend sind. Je kleiner die genannten Werte, sind, um so kleiner ist dieser Anteil, und um so weniger können sich Änderungen dieses Anteiles auf den gesamten Druckabfall auswirken. Man erhält also mit der Erfindung einen Stoßdämpfer mit linearer Charakteristik, der weitgehend unabhängig von der Temperatur ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung steht im Gegensatz zu der der bekannten Stoßdämpfer. Um eine möglichst genaue lineare Charakteristik zu erhalten, wird bei den bekannten Stoßdämpfern der Querschnitt der Ventilsitzöffnung möglichst groß gehalten und so der gesamte Druckabfall in den Spalt zwischen Ventilsitz und Ventilteller verlegt. Davon abweichend liegt bei dem Ventil gemäß der Erfindung ein Teil des Druckabfalls vor dem genannten Spalt. Dies beeinflußt zwar etwas die lineare Charakteristik, aber bei Einhaltung der zuvor angegebenen Grenzen nur in geringem Maße. Diese Abweichungen sind tragbar gegenüber dem großen Vorteil, daß der Stoßdämpfer praktisch temperaturunabhängig arbeitet. Es ist natürlich nicht möglich, den Durchströmquerschnitt der Ventilsitzöffnung beliebig klein zu machen, weil bei abnehmendem Querschnitt der Strömungswiderstand vor dem Ventilspalt, besonders bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, von immer größerer Bedeutung im Vergleich mit dem Widerstand im Spalt selbst wird. Man strebt somit einen optimalen Querschnitt an, bei dem die Nachteile eines allzu kleinen Querschnitts nicht in nennenswertem Maß die wesentlichen Vorteile, die ein kleiner Querschnitt ergibt, herabsetzen dürfen. Um die

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optimale Bemessung zu finden, muß man den Strömungswiderstand, d. h. den dynamischen Druckabfall im VcntiTspalt mit dem totalen Druckabfall im Ventil bei der höchsten relativen Geschwindigkeit vergleichen, bei der die Stoßdämpferteile bei normalem Betrieb sich im Verhältnis zueinander bewegen. Der Querschnitt der Ventilsitzöffnung kann dann leicht so bemessen werden, daß der erstgenannte Druckabfall zwischen 75 und 99'Vo des letzteren beträgt. Man erhält so einen Stoßdämpfer, der im wesentliehen die gestellten Forderungen erfüllt. Da es sich im Prinzip urn ein Abwägen zweier entgegenwirkender Faktoren h- ndeit, ist es klar, daß das Resultat etwas ungut ι. wird, je näher man sich an die

Grenzwerte des zugewiesenen Gebietes hält. Es ist deshalb oft vorteilhaft, den dynamischen Druckabfall im Vcnlilspalt zwischen 85 und 95%- des totalen Druckabfalls im Ventil zu machen. Die Vorschrift für die untere Grenze des Querschnitts der Ventilsitzöffnung ist, daß der dynamische Strömungswiderstand im Ventilspalt in jedem Fall den größten Teil des totalen Widerstandes des Ventils umfassen muß, damit nicht der von der Viskosität abhängige Teil des Strömungswiderstandes in den übrigen Teilen des Ventils einen nennenswerten Einfluß auf den gesamten Strömungswiderstand im ganzen Ventil, einschließlich des Ventilspaltes selbst, erhält.

Die höchste Dämpfungsgeschwindigkeit, die bei normalem Betrieb vorkommen kann, stellt bei der Konstruktion von Stoßdämpfern im allgemeinen den grundlegenden Alisgangswert dar. In gewissen Fällen, z. B. dann, wenn große Unsicherheit über die höchste Dämpfungsgeschwindigkeit besteht oder wenn ausnehmend hohe Geschwindigkeiten unter besonders ungünstigen Umständen denkbar sind, d. h. so selten, daß es nicht wirtschaftlich ist, den ganzen Stoßdämpfer für diese Ausnahmefälle zu bemessen, wird der Dämpfer mit irgendeiner Sicherheitsanordnung versehen, z. B. einem Sicherheitsventil, das bei solchen extremen Belastungen in ■Funktion tritt und den Druck in der Druckkammer des Stoßdämpfers senkt. Tn den Fällen, wo der Stoßdämpfer mit einer solchen Sicherheitsanordnung versehen ist, gilt die Geschwindigkeit, bei der die Sicherheitsanordnung in Funktion tritt, als die höchste Dämpfungsgeschwindigkeit bei normalem Betrieb.

Da der Umfang des Ventilsitzes und die Länge des Ventilspaltes in der Strömungsrichtung möglichst klein gehalten werden sollen, ohne daß dies zu einem allzu kleinen Durchströmungsquerschnitt der VentilsilzölFfning führt, so muß die Anzahl der Durchströmventile im Stoßdämpfer auf ein Minimum begrenzt werden. Es ist deshalb am vorteilhaftesten, nur einen Durchströmkanal für jede Strömungsrichtung anzuordnen, aber dies hindert natürlich nicht, daß der Stoßdämpfe' auch mit anderen ventiigeregclten Durchströmkanälen versehen wird, beispielsweise mit Sicherheitsventilen für spezielle Belasiungsfälle.

Bei einer vorteilhaften konstruktiven Ausführung eines Stoßdämpfers, bei der als Ventilkörper eine Blattfeder verwendet ist, sind gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise die Sitze dar Durchströmungsventile in einer ebenen Fläche angeordnet, wobei die ringförmigen Sitzflächen von der ebenen Fläche durch zum Sitz konzentrische Nuten getrennt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen Stoßdämpfer nach der Erfindung in teilweisem Schnitt zeigt.

In der Figur bezeichnet 1 einen ganz mit Flüssigkeit gefüllten Innenzylinder, in dem ein Kolben 2 beweglich geführt ist. Die Kolbenstange 3 des Kolbens 2 trägt die eine Befestigungsöse 4 des Stoßdämpfers. Der Zylinder i sitzt fest in einem AußenzylinderS, mit diesem ist die andere Befestigungsöse6 dei Stoßdämpfers fest verbunden. Im Kolben 2 befinden sich zwei entgegengesetzt gerichtete Durchströmventile 9 und 10, die jedes die Dämpfungsflüssigkeit nur in einer Richtung durch den Kolben 2 durchtreten lassen. Die Ventile haben einen schmalen, ringförmigen Sitz 11 und einen Ventilteller 12, der federnd gegen den Sitz gedruckt wird und in diesem Fall aus einem ebenen Federblatt besteht, das am Ventilsitz anliegt. Der ringförmige Sitz wird durch eine ringförmige Ausnehmung der ebenen Kolbenfläche gebildet, die Ausnehmung ist konzentrisch zur Ventilöffnung. Da der Ventilsitz somit in derselben Ebene liegt wie das Federblatt 12 in seiner Ruhelage, wird der Vorteil erreicht, daß sich das Ventil schon bei einem sehr kleinen Druck auf den Ver.tilkörper, d. h. auf das Federblatt 12, öiTnet. Die Breite des ringförmigen Ventilsitzes muß so klein gemacht werden, wie es in der Praxis möglich ist, um den von der Viskosität abhängigen Verlustfaktor bei der Durchströmung zu vermindern. Es dürfte auch bei sehr großen Stoßdämpfern möglich sein, die Breite des Ventilsitzes 1 mm unterschreiten zu lassen, und bei den meisten Typen kann dieser Wert. 0,3 mm unterschreiten. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Ventils ist, daß der Durchströmkanal frei von Mitteln ist, z. B. von Konstruktionselementen für die Befestigung der Ventilkörper od. dgl.., die Anlaß zu Verlusten geben können. Der Ventilkörper kann beispielsweise auch aus einer federbelasteten Kugel bestehen. In diesem Fall werden die notwendigen Befestigungsmittel hinter dem Ventilspalt selbst, angebracht, wo der Querschnitt so groß gemacht, werden kann, daß sie keine merkbare Erhöhung des Strömlingswiderstandes des Ventils mit sich bringen.

Da die Kolbenstange 3 je nach ihrer Lage einen größeren oder kleineren Teil des Volumens des inneren Zylinders 1 einnimmt, muß dieser mit dem nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllten äußeren Zylinder 5 über die Ventile 7 und 8 für das Entweichen bzw. Nachströmen von Flüssigkeit verbunden sein. Das Ventil 7 hat eiäh:i eavas größeren Strömungswiderstand als das Ventil 9, so daß kein Unterdruck im Zylinder 1 über dem Kolben 2 entsteht, wenn dieser sich nach unten bewegt. Das Ventil 7 muß deshalb nach denselben Prinzipien ausgebildet sein wie die Ventile 9 und IG, während dagegen das Ventil 8, das am besten einen möglichst kleinen Strömungswiderstand haben soil, ein gewöhnliches Rückschlagventil sein kann.

Die Durchströmventile können auch in anderer V/eise oder sogar auf anderen Teilen des Stoßdämpfers angebracht sein. Der Ventilkörper und die Ventilfeder können aus getrennten Teilen bestehen oder in einer anderen Weise eine abweichende Form haben.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Stoßdämpfer mit Durchströmungsventilen für eine Dämpfungsflüssigkeit,

die mit einem durch ein federndes Organ gegen einen schmalen Ventilsitz gedrückten Ventilkörper versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzöffnung gegenüber dem Durchströmungskanal des Ventils (9, 10) eingeengt und so bemessen ist, daß bei der für Normalbetrieb berechneten höchsten Dämpfungsgeschwindigkeit des Stoßdämpfers der dynamische Druckabfali im Spalt zwischen Ventilkörper (12) und Ventilsitz zwischen 75 und 99 °/o des gesamten Druckabfalls im Durchströmungsventil beträgt.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angegebene Druckabfall zwischen 85 und 95% des gesamten Druckabfalls im Durchsirömungsventil ausmacht.

3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmkanal der Ventile (9, IG) in an sich bekannter Weise vor dem Ventilkörper (12) frei von strömungshinderaden Bauelementen, beispielsweise Befestigungseinrichtungen für die Ventilkörper od. dgl. ist.

4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Normalbetrieb in an sich bekannter Weise für jede Strömungsrichtung nur ein Hauptkanal (9 bzw. 10) vorgesehen ist.

5. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer Blattfeder als Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Sitze (11) der Durchströmungsventile in einer ebenen Fläche angeordnet und die ringförmigen Sitzflächen von der ebenen Fläche durch zum Sitz konzentrische Nuten getrennt sind.

in Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 701 817, 874 092;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 037 209,

788, 1 112 348, 1 115 534;
französische Patentschriften Nr. 1 080 670, 69 446,

Zusatz zu Nr. 1 121548.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 509/231 2.87

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