DE2103153A1

DE2103153A1 - Stoßdämpferventil mit durch Tellerfedern gebildetem Schutzanschlag und Überdruckventil

Info

Publication number: DE2103153A1
Application number: DE19712103153
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Lutz
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1971-01-23
Filing date: 1971-01-23
Publication date: 1972-08-03

Description

Stoßdämpferventil mit durch Tellerfedern gebildetem Schutzanschlag und Überdruckventil Die Erfindung betrifft ein Stoßdämpferventil, welches mit einer oder mehreren Tellerfedern ausgestattet ist und auf Zug und/oder Druck beansprucht wird und die Durchflußöffnungen für eine oder beide Strömungsrichtungen von den Tellerfedern geregelt werden, wobei die Durchflußöffnungen in mit Steuerkanten versehene Ringspalte münden. Bei Stoßdämpferventilen, deren Durchflußöffnungen durch eine oder mehrere Tellerfedern abgedeckt sind; besteht die Gefahr, daß die Ventil-Tellerfedern durch hohe Durchströmgeschwindigkeiten so stark beansprucht werden, daß sie brechen können. Besonders bei sehr schwacher Einstellung der Druckseite dieser Tellerfedern tritt bei Zugbeanspruchung eine sehr starke Durchbiegung auf.
Bei derartigen Ventilanordnungen ist bekannt, Tellerfederpakete zu verwenden, wobei die einzelnen Tellerfedern meist von unterschiedlicher Federsteifigkeit sind. Dabei werden die Tellerfedern so in dem Paket zusammengefaßt, daß auf der den Durchflußöffnungen zugewandten Seite die Tellerfeder mit der geringsten Federsteifigkeit eingebaut wird und die jeweils nachfolgende, in ihrem Durchmesser meist kleinere Tellerfeder eine jeweils größere Federsteifigkeit aufweist. Die Steifigkeit der Tellerfedern richtet sich danach, wie schnell der Stoßdämpfer ansprechen soll. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten sind schwach eingestellte Ventil-Tellerfedern dadurch gefährdet, daß sie über ihre Festigkeit hinaus beansprucht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu verhindern, daß Ventil-Tellerfedern infolge zu hoher Durchströmgeschwindigkeit überbelastet werden und zu Bruch gehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Ventil-Tellerfeder bzw. Ventil-Tellerfederpaket und Durchfluß-Öffnung eine gesonderte Tellerfeder angeordnet wird, wobei die gesonderte Tellerfeder eine größere Federsteifigkeit besitzt als die Ventil-Tellerfeder bzw. das Ventil-Tellerfederpaket. Dadurch wird vermieden, daß es bei Belastung als Rückschlagventil zum Bruch einer oder mehrerer Tellerfedern kommt. Weiterhin ist kennzeichnend, daß die gesonderte Tellerfeder eine elastische Bettung der Ventil-Tellerfeder bzw. des Ventil-Tellerfederpaketes darstellt. Dadurch wird erreicht, daß durch den Einbau einer gesonderten Tellerfeder als B ttungs-Tellerfeder mit größerer oder kleinerer Federsteifigkeit clie Vorspannung der Ventil-Tellerfeder bzw. des Ventil-Tellerfederpaketes ohne Veränderung am Kolben variiert werden kann, was wiederum zu einem einheitlichen Kolben für verschiedene Anforderungen und damit zu einer vereinfachten Produktion und Lagerhaltung führt.
Weiterhin ist kennzeichnend, daß ein in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit geregeltes Uberdruckventil vorgesehen ist sowie daß das in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit geregelte Überdruckventil durch die gesonderte Tellerfeder dargestellt wird; ferner daß zur Regelung des Uberdruckventiles die Steuerkanten der Ringspalte mit einer Schräge versehen sind sowie daß die gesonderte Tellerfeder dort, wo sie mit der Ventil-Tellerfeder bzw. dem Ventil-Tellerfederpaket über dem Ringspalt zur Bertührung kommt, mit Bohrungen versehen ist. Dadurch wird bei hohen Geschwindigkeiten verhindert, daß es zu einem Kleben zwischen gesonderter Tellerfeder und Ventil-Tellerfeder kommt.
Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen Schrägloch-Einrohrkolben mit erfindungsgemäßer gesonderter Tellerfeder; Fig. 2 einen Einrohrkolben mit partieller Teilung - auch Nierenkolben genannt - mit erfindungsgemäßer gesonderter Tellerfeder; Fig. 3 Ausschnitt A aus Fig. 2; Fig.Draufsicht auf einen Kolben partieller Teilung; Fig.5 Verlauf der Dämpferkennlinien bei Einbau einer erfindungsgemäßen gesonderten Tellerfeder.
Der an der Kulbenstange 2 befestigte Dämpferkolben 1 weist Durchflußöffnungen 3 und da auf, die jeweils an einer Seite in Ringspalt 4 und 5 münden.
Der Stoßdämpferkolben 1 unterteilt den Zylinder 7 in zwei Räume 6 und 9. Die Ringspalte 4 und 5 werden durch Ventil-Tellerfedern 8 und 10 bedeckt. Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße gesonderte Tellerfeder 11 in Verbindung mit einem Schrägloch-Einrohrkolben.
Auf der Druckdämpfseite ist eine erfindungsgemäße gesonderte Tellerfeder 11 zwischen dem Kolben 1 und der Ventil-Tellerfeder 8 angeordnet, welche wiederum an ihrer Innenseite von dem Auflagering 18 eingespannt wird. Auf der Zugdämpfseite befinden sich die Ventil-Tellerfedern 10, die innen mittels einer Auflagescheibe 30 und einer Befestigungsvorrichtung 31 mit dem Kolben 1 verbunden sind. Bei Zugbelastung des Stoßdämpfers wird das Dämpfmedium aus dem Raum 9 durch die Bohrungen 3a in den Ringspalt 5 gepreßt. Bei relativ geringem Druck fließt das Druckdämpfmedium über die Voröffnungen 19 in den Raum 6. Erhöht sich der Druck, so hebt sich die Ventil-Tellerfeder 10 von dem Stoßdämpferkolben 1 ab, wodurch sich die Durchtrittsöffnung vergrößert, und zwar bei laufendem Druckanstieg so lange, bis die den Querschnittsflächen sämtlicher Bohrungen da entsprechende maximale Durchtrittsöffnung erreicht ist. Der immer höher werdende Druck im Raum 9 wirkt dabei auch auf die Ventil-Tellerfeder 8. Nach herkömmlicher Bauart würde sie jetzt in den Ringspalt 4 gedrückt werden. Dies verhindert die erfindungsgemäße gesonderte Tellerfeder 11, was besonders bei geringer Federsteifigkeit der Ventil-Tellerfeder 8 einen erheblichen Vorteil bedeutet. In umgekehrter, also in Druckrichtung gelangt das Dämpfmedium aus dem Raum 6 über die Bohrungen 3 und den Ringspalt 4 in den Raum 9. Die gesonderte Tellerfeder 11 kann Bohrungen 12 aufweisen, die bei Belastung der Ventil-Tellerfeder 8 ein Kleben ihrer Auflagefläche 15 auf der gesonderten Tellerfeder 11 verhindern, außerdem wirken sie zusätzlich zum Drosselspalt 13.
Die Vorspannung der Ventil-Tellerfeder 8 wird u. a. durch den inneren Auflagering 18 beeinflußt; eine Vergrößerung seines Durchmessers bewirkt eine Erhöhung ihrer Federsteifigkeit. Bei konstantem Durchmesser kann die Vorspannung der Ventil-Tellerfeder 8 über eine unterschiedliche Dicke 20 der gesonderten Tellerfeder 11 variiert werden, wenn der Absatz 29 zwischen der Steuerkante 14 und der Auflagefläche 32 konstant bleibt. Die Dicke 20 sollte dabei jedoch nicht größer werden als der Absatz 29, weil der Steuerspalt 16 zwischen der Steuerkante 14 und der Ventil-Tellerfeder 8 sonst als zusätzliche Voröffnung auftreten würde. Wird eine große Vorspannung verlangt, so wird die Dicke 20 gering gehalten, wird eine geringe Vorspannung verlangt, so kann 20 entsprechend größer werden. Für die Produktion ergibt sich daraus der Vorteil, daß für verschiedene Stoßdämpfertypen ein und derselbe Kolben verwendet werden kann.
Bei größer werdenden Kolbengeschwindigkeiten werden auch die Drücke in den jeweiligen Ringspalten 4 oder 5 größer. Bei entsprechend hoher Geschwindigkeit in Druckdämpfrichtung wird die gesonderte Tellerfeder 11 elastisch verformt und aus dem Ringspalt 4 herausgedrückt, der Drosselspalt 13 wird dabei stetig vergrößert, und zwar so lange, bis er die Größe der Durchflußöffnung 3 erreicht hat. Dabei wird über die Schräge 17 des Ringspaltes die Größe des Drosselspaltes 13 beeinflußt. Je nach Größe ihres Winkels ist ein mehr oder weniger starkes Abheben der gesonderten Tellerfeder 11 erforderlich, um den Drosselspalt 13 zu vergrößern. Dabei übt die gesonderte Tellerfeder 11 eine Überdruckventilfunktion aus, die auch bei hohen Geschwindigkeiten eine degressive Kennlinie des Stoßdämpfers sichert.
Fig. 1b zeigt eine Abänderung des Auflageringes 18 dahingehend, daß die Ventil-Tellerfeder 8 nicht fest eingespannt, sondern innen beweglich gelagert ist. Dadurch werden die bei Durchbiegung der Ventil-Tellerfeder 8 in dieser auftretenden Materialspannungen gleichmäßiger über die gesamte Fläche der Feder verteilt. Bei gleicher Federsteifigkeit und gleicher Belastung durch Materialspannungen können so dickere Tellerfedern für die gleiche Kennung verwendet werden. Diese setzen dem oben beschriebenen Einbrechen in den Ringspalt 4 bzw. 5 bei negativer Belastung einen größeren Widerstand entgegen. In Verbindung mit der gesonderten Tellerfeder 11 kann bei einem Kolben mit partieller Teilung, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, die Voröffnungskennung auf diese Weise variiert werden Fig. 5 zeigt den Verlauf der Dämpfungskennlinien. Das Kurvenstück 21 stellt dabei den Verlauf der Voröffnungskennlinie dar, d. h., die Kolbengeschwindigkeit ist so gering, daß die Ventil-Tellerfeder 8 noch auf der Steuerkante 14 aufliegt und das Dämpfmedium lediglich durch die Voröffnungen 19 durchströmt. Bei höherer Geschwindigkeit öffnet sich der Steuerspalt 16 und die Kennlinie nimmt einen Verlauf gemäß dem Abschnitt 22. Bei weitersteigender Geschwindigkeit wird der Steuerspalt 16 ständig weiter geöffnet, bis er dem Bohrungsquerschnitt der Durchströmöffnungen 3 entspricht, wobei die Kennlinie ohne Einsatz der gesonderten Tellerfeder 11 dem Verlauf des Teilstückes 23 folgen würde. Mit gesonderter Tellerfeder 11 kommt der Drosselspalt 13 zur Wirkung, der einen progressiven Verlauf der Dämpferkennlinie gemäß dem Teilstück 24/26 bewirkt, wobei das Teilstück 26 für eine unelastische Auslegung der gesonderten Tellerfeder 11 steht. Bei elastischer Auslegung, d. h., mit Uberdruckventilwirkung, der gesonderten Tellerfeder 11 öffnet sich im unteren Wendepunkt 27 der Drosselspalt 13 und leitet die Dämpferkennlinie in den degressiven Verlauf gemäß dem Abschnitt 25 über.
Am oberen Wendepunkt 28 entspricht der Drosselspalt 13 ebenfalls den Durchflußöffnungen 3 bzw. 3a und die Kennlinie 25 geht genau wie die Kennlinie 22 in die Kennlinie 23 über.

Claims

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1. Stoßdämpferventil, welches mit einer oder mehreren Tellerfedern ausgestattet ist und auf Zug und/oder Druck beansprucht wird und die Durchflußöffnungen für eine oder beide Strömungsrichtungen von den Tellerfedern geregelt werden, wobei die Durchflußöffnungen in mit Steuerkanten versehene Ringspalte münden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventil-Tellerfeder (8, 10) bzw. Ventil-Tellerfederpaket und Durchflußöffnung (3, 3a) eine gesonderte Tellerfeder (11) angeordnet wird, wobei die gesonderte Tellerfeder (11) eine größere Federsteifigkeit besitzt als die Ventil-Tellerfeder (8, 10) bzw. das Ventil-Tellerfederpaket.

2. Stoßdämpferventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Tellerfeder (11) eine elastische Bettung der Ventil-Tellerfeder (8, 10) bzw. des Ventil-Tellerfederpaketes darstellt.

3. Stoßdämpferventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit geregeltes Uberdruckventil vorgesehen ist.

4. Stoßdämpferventil nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit geregelte Überdruckventil durch die gesonderte Tellerfeder (11) dargestellt wird.

5. Stoßdämpferventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Überdruckventiles die Steuerkanten (14) der Ringspalte (4, 5) mit einer Schräge (17) versehen sind.

6. Stoßdämpferventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Tellerfeder (11) dort, wo sie mit der Ventil-Tellerfeder (8, 10) bzw. dem Ventil-Tellerfederpaket über dem Ringspalt (4, 5) zur Berührung kommt, mit Bohrungen (12) versehen ist.

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