DE1813038C3

DE1813038C3 - Ventil für einen hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE1813038C3
Application number: DE1813038A
Authority: DE
Inventors: Fernand Stanislas Sceaux Seine Allinquant (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-08
Filing date: 1968-12-06
Publication date: 1974-11-14
Also published as: NL6817556A; ES361073A1; LU57412A1; GB1250217A; DE1813038B2; BE724751A; US3592302A; FR1553977A; DE1813038A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für einen hydraulic-hen Teleskop-Stoßdämpfer mit einer Ausgleichskammer, die mit der den Stoßdämpferkolben aufnehmenden Arbeitskammer über Öffnungen verbunden ist, wobei die Öffnungen mittels eines elastisehen, die Öffnungen abdeckenden Ventilplättchens steuerbar sind.

Bei hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern verursacht die hin- und hergehende Bewegung der den Kolben tragenden Stange Änderungen des Volumens jo des für die hydraulische Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Raumes. Dies hat dazu geführt, eine sogenannte Ausgletchskammcr vorzusehen, in der die hydraulische Flüssigkeit in Berührung mit Luft oder einem anderen Gas steht, und deren Volumen ausreichend groß ist, um die hydraulische Flüssigkeit aufzunehmen, die aus dem Arbeitsraum, in dem sich der Kolben bewegt, verdrängt wird, wenn die Stange bis zur höchsten Stellung in den Arbeitsraum hineingedrückt wird.

Diese Ausgleichskammer ist vom Arbeitsraum durch eine Trennwand abgeteilt, die mit Durchgangslöchern für die Flüssigkeit versehen ist. Diese werden von Ventilen gesteuert, von denen die einen die Strömung der Flüssigkeit in einer Richtung und die anderen ihre Strömung in der anderen Richtung ermöglichen. Die Ventile sind oft als Plättchen aus Stahl ausgebildet, die auf der Trennwand aufliegen und infolge ihrer Biegeelastizität eine einfache Konstruktion unter Vermeidung von besonderen Federn ermöglichen.

Das oder die Ventilplättchen, die den Flüssigkeitsdurchtritt von der Ausgleichskammer zum Arbeitsraum steuern, müssen so biegsam sein, daß sie sich schon bei kleinen Druckunterschieden öffnen, denn es ist zweckmäßig, daß die Flüssigkeit in den Arbeitsraum eindringt, sobald sie durch die Bewegung des Kolbens angesaugt wird, damit Kavitation möglichst vermieden wird. Aus demselben Grunde ist diesen Ventilen gewöhnlich eine große Anzahl von Öffnungen zugeordnet. Damit wird ein großer Durchflußquerscnnitt erreicht.

Bei bekannten Stoßdämpfern ist das Ventilplättchen, das die Eintrittsöffnungen in die Ausgleichskammer verschließt, steifer ausgebildet als die Ventil- plättchen der Dämpfungsventile am Kolben. Dies ist nötig, weil dann, wenn das Lintrittsvcntil in die Ausgleichskammer der Flüssigkeit einen geringeren Widerstand entgegensetzen würde als das Diimpfungsventil, durch eine Bewegung, die den Kolben in den Zylinder drückt, die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum in die Ausgleichskammer gedrückt würde und so in der auf der anderen Seite des Kolbens befindlichen Kammer ein Kavitation verursachender Unterdruck entstehen würde. Diese bekannten Stoßdämpfer haben den Nachteil einer gewissen Härte, wenn sie mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude belastet werden, also bei Belastungen, wie sie an einem Fahrzeugstoßdämpfer auftreten, wenn das Fahrzeug über eine gepflasterte Straße fährt.

Bei einem bekannten Stoßdämpfer (französische Patentschrift 1467 008) ist am Stoßdämpferkolben ein bei geringem Überdruck bei einer Bewegungsrichtung des Kolbens öffnendes Ventil und ein weiteres bei hohem Überdruck bei der entgegengesetzen Bewegungsrichtung des Kolbens öffnendes Ventil vorgesehen. Das letztgenannte Ventil besteht aus einem mit Durchgangslöchern in emer Platte zusammenwirkenden elastischen Plättchen. Diesem Plättchen ist ein Anschlag in Form einer gewölbten Scheibe zugeordnet, die zur Vermeidung eines Bruches des Ventilplättchens dessen Deformation begrenzt Die Anschlagscheibe hat nicht die Aufgabe, zwei verschiedene Arbeitsbereiche des Ventilplättchens zu definieren.

Bei einem weiteren bekannten Stoßdämpfer (USA.-Patentschrift 2111192) ist ebenfalls am Kolben ein Ventilplättchen vorgesehen, das mit einer gewissen Bewegungsfreiheit zwischen seinem Sitz und einem Flansch bewegbar ist. Das mit einer besonderen Feder belastete Ventilplättchen ist starr ausgebildet, soll sich also im Betrieb nicht durchbiegen.

Durch die Erfindung soll bei einem Stoßdämpfer der eingangs genannten Art das Eintrittsventil in die Ausgleichskammer so ausgebildet werden, daß der Stoßdämpfer sowohl bei Betrieb mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude als auch bei Betrieb mit niedriger Frequenz und hoher Amplitude günstige Betriebseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Ventilplättchen in an sich bekannter Weise ein Anschlag zugeordnet ist, der vom wirksamen Teil des Plättchens durch einen Zwischenraum getrennt ist, wenn das Plättchen in der Schließstellung auf seinem Sitz aufliegt und daß der Anschfag der Biegsamkeit des Plättchens, seinem Durchmesser und der Lage der vom Plättchen gesteuerten Öffnungen so angepaßt ist, daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

a) der Anschlag begrenzt durch Anliegen an einem Zwischenbereich des Plättchens eine erste Hrhebung oder einen ersten öfTnungshub des Plä'.lchcns, was einem relativ kleinen Durchflußquerschnitt für die hydraulische Flüssigkeit bei einem Überdruck in der Arbeitskammer entspricht, der bei Belastungen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude entsteht, z. B. in einem Fahrzeug-Stoßdämpfer beim Befahren einer gepflasterten Straße;

b) der Anschlag ist in der Weise profiliert, daß er elastische Verformungen des Plättchens in dem Teil zuläß» der sich außerhalb des Zwischenbereiches it·· «las erste Anliegen befindet, so daß für die hv^.^sche Flüssigkeit bei einem Überdruck m ·'·. . -arbeitskammer, wie er bei BeIaslungu..'·.·:' ,.driger Frequenz und großer Amplitude entrvht, größere Durchflußquerschnitte freigegeben sind.

Bei einem so ausgebildeten Stoßdämpfer öffnet das Ventil im ersten Teil des Hubes des Plättchens verhältnismäßig leicht, wie dies bei kleiner Amplitude und hoher Frequenz erwünscht ist, während das Plättchen im zweiten Teil seines Hubes, d. h. nach Anlage am Anschlag nur bei Anwendung größerer Kräfte gebogen werden kann, also relativ steif ist. Dieser Zustand ist bei großer Amplitude und niedriger Frequenz erwünscht. Der Federungskomfort eines mit erfindungsgemäßen Stoßdämpfern ausgerüsteten Fahrzeuges ist deshalb bei allen Bedingungen gut.

Vorteilhafterweise sind die vom Plättchen gesteuerten Öffnungen im Kolben radial außerhalb des Bereiches der ersten Anlage des Plättchens am Anschlag angeordnet. Hierdurch wird vermieden, daß

_M „^- &^oßen Öffnungshub des Ventilplättchens Durchmesser ausgebildet, das in seiner Mitte mittels !fc Ausströmung durch das Plattchen gehindert wird. eines Nietes oder einer Schraube mit Mutter 13 auf 2tBB Zwecke eines besonders leichten anfänglichen der trennwand festgespannt ist. Das Plättchen des S₆₁₀B des Eürtrittsventils in die Ausgleichskammer Ventils 11 ist verhältnismäßig biegsam, so daß die ^\^aa das Plättchen in an sich !bekannter Weise 5 flüssigkeit leicht zum Arbeitsraum hindurchtreten einer gewissen Bewegungsfreiheit zwischen sei- kann, wenn sie von dort angesaugt wird. Die das Stz und dem Anschlag anordnen, so daß es Ventil 11 betreffenden Einzelheiten sind nicht Gegen-„ach seinem Anliegen am Anschlag verformt stand der Erfindung. Die Öffnungen 10, die für den _w Durchtritt der Flüssigkeit in die Kammer 6 vorgese-

Wefc«« Merkmale der Erfindung ergeben sich io hen sind (wobei die Öffnungen auf dieser Seite durch aus den Unteransprüchen. im Plättchen des Ventils 11 vorgesehene Löcher 11 α

Die unter Bezugnahme auf die Zeichnung folgende freiliegen), weisen kleine Querschnitte auf und sind Beschreibung läßf erkennen, wie die Erfindung aus- in geringer Anzahl nahe der Achse angeordnet. Sie gd)fldet werden kann. werden vom Plättchen des Ventils 12 gesteuert, das

jpig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen 15 einen kleinen Durchmesser hat und in seinem Zen-Tdesk°p-Stc?dämpfer und soll nur eine einfache trum unter Zwischenschaltung eines profilierten An-Darsteüung eines Stoßdämpfers geben, damit die Schlages 14 mit demselben Niet oder derselben Erfindung besser zu verstehen ist; Schraube 13 befestigt ist. Der Anschlag weist einen

Fig. 2 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab zentrischen Vorsprung 15 auf, der auf den Mittelteil «birch die Ausgleichskammer und die Trennwand 20 des Plättchens gedrückt wird. Außerhalb dieses «it den Durchgangsöffnungen für die Flüssigkeit, Mittelteiles befindet sich ein kleiner Zwischenraum 16

zwischen dem Anschlag 14 und dem Plättchen. Fig. 2 zeigt das Plättchen 12 in Ruhestellung. In

folge seiner Elastizität liegt das Plättchen an der T

Anschlag anliegt;

Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Hälfte einer Variante der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen häufig verwendeten Stoßdämpfer mit einem Zylinder 1, der beispielsweise an der Karosserie oder an einem gefederten Teil eines Kraftfahrzeuges befestigt ist, mit einem im Zylinder

wobei die Trennwand mit einer erfinduncsgemäßen Ventilklappe versehen ist In der Figur ist die Klappe im geschlossenen Zustand dargestellt;

Fig. 3 zeigt in noch größerem Maßstab einen Aus- 25 Trennwände an, und die Öffnungen 10 sind daher schnitt (Hälfte) au? F i g. 2 und stellt das Plättchen geschlossen.

in geringfügig geöffnetem Zustand dar, wobei es am Das Plättchen des Ventils 12 hebt sich von seinem

' Sitz auf der Trenwand 8 nur dann ab, wenn ein

Druck der hydraulischen Flüssigkeit durch das Ver-30 schieben des Kolbens zur Trennwand 8 durch die Öffnungen 10 auf das Plättchen ausgeübt wird, wobei es im Bereich außerhalb seiner zentralen Einspannstelle federnd abgebogen wird (F i g. 3).

In ihrer ersten Arbeitsphase erfolgt unter Anwen-

bewcgbaren kolben 2 und einer den Kolben tragen- 35 dung des größten Hebelarmes für den Angriff der «Jen Stange 3, die beispielsweise an der Radachse des hydraulischen Flüssigkeit die Durchbiegung des Fahrzeuges befestigt ist. Der Kolben ist mit Durch- Plättchens, bis ein mittlerer Bereich 17 des Plättgangskanälcn 4 für die hydraulische Flüssigkeit ver- chens bei I mit dem Profil des Anschlages in Beriihsehen, die durch Ventile gesteuert werden. Die Ven- ^run? kommt (Fig. 3). Dies entspricht einer kleinen tile 5fl öffnen sich bei der Kolbcnwegung in einer 40 Erhebung des Plättchens, die in Fig. 3 mit /1 kennt-Richtung und die Ventile 5 b bei der umgekehrten ^lic» gemacht ist und die nur einen kleinen Durchfluß-Bewegungsrichtung, querschnitt für die hydraulische Flüssigkeit zwischen

Auf der der Stange 3 entgegengesetzten Seite ist ^dcm Plättchen und der Trennwand 8 freigibt, ein Raum 6 mit ausreichend großem Volumen vor- Das Plättchen ist ausreichend biegsam, um diese

gesehen, um bei Bewegung der Stange die verdrängte 45 erste Phase des öffnens zu ermöglichen, wenn der hydraulische Flüssigkeit aufzunehmen bzw. abzuge- Kolben mit hoher Frequenz belastet wird, beispielsben; er enthält bei 7 Luft oder ein anderes Gas und
ist vom Arbeitsraum des Kolbens durch eine für den
Durchtritt der Flüssigkeit mit Öffnungen 9 bis 10
versehene Trennwand 8 abgeteilt. Diesen öffnungen 5»
sind Ventile zugeordnet, von denen die mit 11 bezeichneten hydraulische Flüssigkeit aus der Kammer 6
zum Arbeitsraum des Kolbens durch die öffnungen 9
durchtreten lassen, wenn sich der Kolben von der

Trennwand 8 entfernt. Die anderen Ventile 12 da- 55 einem kleineren Hebelarm für die Einwirkung des gegen geben beim Annähern des Kolbens an die Druckes, muß also durch einen erhöhten Druck her-Trennwand den Durchtritt der Flüssigkeit aus dem vorgerufen werden.

Arbeitsraum in die Kammer 6 durch die öffnungen Das außerhalb von Punkt t gelegene, zwischen t

IQ f_rej und α befindliche Profil kann auch fortgelassen wer-

In Fig 2 ist eine Ausführungsfoim der Erfindung ⁶° den, ist jedoch zweckmäßig beizubehalten, damit für dargestellt. die Verformungen des Plättchens nach Maßgabe

Die öffnungen 9 dienen zum Durchgang der seines Abwälzens auf diesem Profil fortlaufend erFlüssigkeit aus der Kammer 6 in den Arbeitsraum, höhte Drücke der Flüssigkeit erforderlich sind, in dem sich der nicht gezeigte Kolben bewegt. Ihre Selbstverständlich sind, wie aus F1 g. 3 ersichtlich,

Anzahl ist ausreichend groß, und sie sind auf einem 65 die Öffnungen 10 der Trennwand 8, durch die die einen großen Durchmesser aufweisenden Kreis um Flüssigkeit ihren Druck auf das Plattchen ausübt, in die Achse A-A angeordnet. Das sie steuernde Ventil bezug auf die Achse A-A außerhalb des Beruhrungs-11 ist als Plättchen aus gehärtetem Stahl mit großem punktes t angeordnet.

weise, wenn das mit dem Stoßdämpfer versehene Fahrzeug über eine Straße mit kleinen Unebenheiten fährt.

In der zweiten Phase vergrößert sich der Hub h des Plättchens, wobei sich dieses bei t am Anschlag abstützt und im Bereich außerhalb von t elastisch verformt wird, wie es in Fig. 3 die gestrichelten Linien anzeigen. Diese Verformung erfolgt bei

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Λ W hi in A w K s;i k;

Selbstverständlich sind auch die Ventile Sa des Kolbens, die den Durchtritt der Flüssigkeit bei der Bewegung des Kolbens in Richtung zur Trennwand 8 steuern, der für das Plättchen 12 beschriebenen Anordnung angepaßt, so daß sie sich zu derselben Zeit S wie dieses Plättchen öffnen. Man könnte fUr diese Ventile eine ähnliche Anordnung vornehmen. Man könnte sich auch damit begnügen, in diesen Ventilen oder im Kolben kleine Kanäle oder Löcher für den freien Durchgang der Flüssigkeit mit ausreichend kleinem Querschnitt vorzusehen, um kleine Flüssigkeitsmengen durchtreten zu lassen, die denen angepaßt sind, die unter dem Plättchen des Ventils 12 in seiner ersten Öffnungsphase hindurchfließen. Diese den Durchfluß der hydraulischen Flüssigkeit durch den Kolben betreffenden Einzelheiten sind aber nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Ventilplättchen können eine Vorspannung erhalten, die beispielsweise durch eine Aushöhlung der Flächen der Trennwand 8, auf denen sie aufliegen, erzeugt ist, wie es F i g. 2 zeigt, was aber ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung ist.

In der in F i g. 4 gezeigten Variante ist das Plättchen nicht zwischen dem Anschlag 14 und der Trennwand 8 eingespannt, sondern weist ein zentrales »5 Loch auf, das größer als der Außendurchmesser des zentralen Vorsprungs 15 ist. Um die Höhe dieses Vörsprungs ist das Plättchen zwischen der Trennwand 8 und dem Anschlag frei beweglich. Dieser weist zwischen b und / eine ebene Fläche auf, während zwi- sehen t und α sein Profil gewölbt oder konisch ist. Bei diesen Bedingungen bleibt das Ventil unter dem Überdruck in der Ausgleichskammer 6 zunächst geschlossen. Wenn sich die Druckverhältnisse um-/ kehren, wird das Plättchen in der ersten Phase seines ■ öffnens bis zum Anliegen im Bereich zwischen fT und t des Anschlages verschoben. Dies entspricht einem kleinen Hub des Plättchens, wobei der freigegebene Zwischenraum relativ klein ist. Von diesem Anliegen ab erfolgt durch elastisches Verformen des Plättchens die weitere öffnung des Ventils wie bei dem vorhergehenden Beispiel.

Claims

Patentansprüche: 45

1. Ventil für einen hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfer mit einer Ausgleichskammer, die mit der den Stoßdämpferkolben aufnehmenden Arbeitskammer über Öffnungen verbunden ist, wobei die Öffnungen mittels eines elastischen, die Öffnungen abdeckenden Ventilplättchens steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilplättchen (12) in an sich bekannter Weise ein Anschlag (14) zugeordnet ist, der vom wirksamen Teil des Ventilplättchens (12) durch einen Zwischenraum (16) getrennt ist, wenn das Ventilplättchen (12) in der Schließstellung auf seinem Sitz aufliegt und daß der Anschlag (14) der Biegsamkeit des Ventilplättchens (12), seinem Durchmesser und der Lage der vom Plättchen gesteuerten öffnungen (10) so angepaßt ist, daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

a) der Anschlag begrenzt durch Anliegen an einem Zwischenbereich (17) des Plättchens eine erste Erhebung oder einen ersten Öffnungshub des Plättchens (A, Fig. 3) was einem relativ kleinen Durchflußquerschnitt für die hydraulische Flüssigkeit; bei einem Überdruck in der Arbeitskammer entspricht, der bei Belastungen mit hoher Frequenz und niedriger Amplitude entsteht, z. B. in einem Fahrzeug-Stoßdämpfer beim Befahren einer gepflasterten Straße;

b) der Anschlag ist in der Weise profiliert, daß er elastische Verformungen des Plättchens in dem Teil zuläßt, der sich außerhalb des Zwischenbereiches für das erste Anliegen befindet, so daß für die hydraulische Flüssigkeit bei einem Überdruck in der Arbeitskammer, wie er bei Belastungen mit niedriger Frequenz und großer Amplitude entsteht, größere Durchflußquerschnitte freigegeben sind.

2. Ventil für einen Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Plättchen gesteuerten öffnungen (10) in dem das Ventil tragenden Ventilboden radial außerhalb des Bereiches (0 der ersten Anlage des Plättchens am Anschlag (14) angeordnet sind.

3. Ventil für einen Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (14) in an sich bekannter Weise einen mittleren, an das Ventilplättchen (12) angedrückten Vorsprung (15) aufweist, der einen den Vorsprung umgebenden kleinen Zwischenraum (16) zwischen dem Ventilplättchen (12) und dem Anschlag (14) definiert, und daß der Anschlag (14) oberhalb des mittleren Vorsprunges (15) eine derart gewölbte Anschlagfläche aufweist, daß sich das unter dem mittleren Vorsprung (15) eingespannte Ventilplättchen (12) durchbiegen kann, bis es die gewölbte Anschlagfläche in einem Bereich (() berührt, der radial außerhalb des mittleren Vorsprungs (15) und innerhalb des inneren Hüllkreises der öffnungen (10) liegt

4. Ventil für einen Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilplättchen (12) in an sich bekannter Weise mit einer gewissen Bewegungsfreiheit zwischen seinem Sitz und dem Anschlag (14) angeordnet ist, so daß es erst nach seinem Anliegen am Anschlag verformt wird (Fig.4).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen