DE2114763A1

DE2114763A1 - Strömungssteuerventil

Info

Publication number: DE2114763A1
Application number: DE19712114763
Authority: DE
Inventors: David William; Nicholls Lawrence George; Tyseley Birmingham Gee (Großbritannien)
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1970-03-26
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1971-10-21
Also published as: FR2085005A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungssteuerventil insbesondere für die Anwendung in Teleskopstoßdämpfern, mit einem flexiblen, ringförmigen Ventilglied, das mit seinem inneren und seinem äußeren Rand Je mit einem inneren und einem äußeren Ventilsitz derart zusammenwirkt, daß aufgrund eines auf das Ventilglied wirkenden Druckunterschiedes je nach dessen Wirkungsrichtung entweder der innere oder der äußere Rand von dem entsprechenden Ventilsitz abgehoben ist, mit einer durch das Ventilglied hindurchragenden, dieses seitlich abstützenden Führung sowie mit Kanälen in der Führung zum Durchlassen von Strömungsmittel durch das Ventil, wenn der innere Rand vom inneren Sitz abgehoben ist.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art erstreckt sich ein zentrales Sperrglied mit beträchtlichem Spiel durch das Ventilglied.

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Wenn ein Druckunterschied auf das Ventilglied wirkt, biegt sich dieses je nach der Wirkungsrichtung des Druckunterschiedes um den einen oder den anderen ortsfesten Sitz. Wenn sich z.B. das Yentilglied um den äußeren Sitz biegt, gibt das Ventilglied innen rund um das zentrale Sperrglied einen ringförmigen Durchlaß frei.

Wenn ein derartiges Strömungssteuerventil am Kolben eines hydraulischen Stoßdämpfers angeordnet wird, hat man festgestellt, daß in dem ringförmigen Durchlaßkanal Viskositätsänderungen im Strömungsmittel auftreten, die, wie man annimmt, aus örtlichen Scherbeanspruchungen des durch den ringförmigen Spalt durchtretenden Strömungsmittels resultieren. Dies ist insbesondere bei der Anwendung in hydraulischen Stoßdämpfern unerwünscht, weil deren volle Leistung abhängig vom Aufrechterhalten gleichbleibender Viskosität des Strömungsmittels ist. Es wurde ferner festgestellt, daß bei heftigen Störungen, die von dem durch den hydraulischen Stoßdämpfer abgestützten Fahrzeugrad ausgehen, während das Ventilglied sich um den äußeren Ventilsitz biegt, der äußere Rand des Ventilgliedes seitlich versetzt werden und dadurch außer Eingriff mit dem Sitz kommen und in Offenstellung festgehalten werden kann.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Kanäle auf der vom inneren Ventilsitz entfernten Seite eine größere Gesamtquerschnittsfläche haben als auf der dem inneren Ventilsitz zugewandten Seite.

Im folgenden sind anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Strömungssteuerventil nach der Erfindung;

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Fig. 2 eine Unteransicht auf ein Teil des Ventils nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein abgeändertes Strömungssteuerventil nach der Erfindung und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Ventils nach Fig. 3 schräg von unten.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist der Dämpferkolben 10 eines Stoßdämpfers eine Kolbenstange 11 auf, die an dem Kolben mittels einer Mutter 12 befestigt ist. Die Kolbenstange 11 hat eine Schulter 13,gegen die mittels der Mutter ein im wesentlich zylindrisch gestalte-

sowie ein Aii^chXng 15 tes Führungs- oder Stützteil 14/gespanntsind. Sowohl der Kolben 10 als auch der Anschlag 15 haben eine Anzahl großer Löcher und 17, durch die Strömungsmittel praktisch ohne Widerstand fließen kann.

Ein ringförmiges flexibles Ventilglied 18 ist über das Stützteil 14 geschoben, gegenüber dem das Ventilglied ein Arbeitsspiel von etwa 0,0254 mm (0,001") hat, welches sich aus der Herstelltoleranz ergibt. Der obere Teil des Stützteiles 14 hat gemäß Fig. einen Flansch 19, der einen inneren Ventilsitz für den inneren Umfangsrand des Ventilgliedes bildet. Der äußere Umfang des Ventilgliedes liegt auf dessen anderer Seite an einem äußeren Ventilsitz 20 an, der an der oberen Stirnfläche des Kolbens ausgebildet ü. Ein Differenzdruck mit dem größeren Druck auf der unteren Seite des Kolbens biegt den äußeren Umfangsrand des Ventilgliedes von dem Ventilsitz 20 weg und öffnet einen Durchlaß zwischen dem Ventilglied 18 und dem Ventilsitz 20. Der Anschlag 15 begrenzt die maximale Biegung des Ventilgliedes 18. Der innere Rand des Ventilgliedes 18 wird dabei noch fester gegen den Ventilsitz 19 gedrückt. In dem Ventilglied 18 ist ein einziges kleines Loch 21 vorgesehen, das stets eine begrenzte Strömung von Strömungsmittel in beiden Richtungen zuläßt.

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Das Stützglied 14 weist drei sich axial erstreckende Kanäle 22 auf, die von am Umfang des Stützgliedes . vorgesehenen Aussparungen gebildet sind. Diese Kanäle 22 haben Teilkreis-Querschnitt an ihrem oberen Ende und sind derart abgesetzt, daß sie an ihrem unteren Ende einen wesentlich größeren rechteckigen Querschnitt 23 aufweisen. Alternativ kann der abgesetzte Abschnitt ebenfalls Teilkreis-Querschnitt haben und konzentrisch mit dem oberen Teil der Kanäle 22 sein, jedoch einen größeren Radius haben.

Ein Differenzdruck mit dem größeren Druck oberhalb des Kolbens 10 biegt das Ventilglied derart durch, daß sein innerer Umfangsrand sich von dem inneren Ventilsitz 19 weg bewegt. Die Kanäle 22 lassen dann Strömungsmittel zur anderen Seite des Ventilgliedes 18 durch. Die obere Stirnfläche des Kolbens 10 begrenzt die maximale Biegung des Ventilgliedes 18. Der äußere Umfang des Ventilgliedes 18 wird dabei noch fester gegen den äußeren Ventilsitz 20 gedruckt.

Die größeren Abschnitte 23 der Kanäle 22 sorgen für zusätzlichen Raum, in dem eine bessere Durchmischung der durch das Ventil strömenden Flüssigkeit erreicht wird und die zu einer Verteilung der Flüssigkeit nach Passieren der Einschnürsteile auf der stromabwärts gelegenen Seite des Ventils beiträgt. Dadurch wird die Tendenz zur Bildung von örtlichen "heißen Stellen" mit geringer Viskosität vermindert, die zu ungleichmäßiger Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers führen würde.

Das Stützglied 14 ist derart an dem Oberteil des Kolbens angeordnet, daß die Kanäle 22 stets mit einem Loch 16 fluchten. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist eine größere Anzahl von Kanälen 23 vorgesehen, so daß stets einer oder mehrere Kanäle immer mit einem der Löcher 16 fluchten, in welcher Winkelstellung sich auch das Stützglied 14 befinden mag.

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Bei Expansion (d.h. bei Aufwärtsbewegung des Kolbens nach Pig.1 im Dämpferzylinder) kann bei teilweiser Offenstellung des inneren Umfangsrandes des Ventilgliedes, bevor das Ventilglied 18 an der oberen Stirnfläche des Kolbens 10 anschlägt, Flüssigkeit durch die Kanäle 22 und deren Abschnitte 23 unmittelbar in die großen Löcher 16 im Kolben strömen. Die Flüssigkeit kann jedoch auch um den inneren Rand des Ventilgliedes 18 in einen Ringraum 24 unterhalb des Ventilgliedes einströmen und von dort in jedes der Löcher 16 fließen. Wenn das Ventilglied völlig geöffnet ist, schlägt es an der oberen Stirnfläche des Kolbens 10 an, so daß nur noch drei Öffnungen begrenzten Querschnittes am Ende der Abschnitte 23 der Kanäle 22 einen Durchlaß für das Strömungsmittel bilden. Aufgrund dieser Anordnung hat das Ventil eine S-förmige Charakteristik in dieser Durchlaßrichtung. Dabei steigt der Strömungswiderstand mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit in Expansionsrichtung zunächst stark an, wobei sich das Ventilglied von dem inneren Sitz entfernt. Darauf vergrößert sich der Widerstand nur geringfügig, wenn das Ventilglied in seiner Mittelstellung steht. Sobald das VenüLglied mit seinem inneren Rand an der oberen Stirnfläche des Kolbens anschlägt, steigt der Strömungswiderstand wieder stark an, weil die öffnungen, durch die Strömungsmittel fließen kann, jetzt wieder sehr verkleinert sind.

Bei Dämpferkontraktion (d.h. bei Abwärtsbewegung des Kolbens im Dämpferzylinder) nimmt der Strömungswiderstand am äußeren Umfang des Ventilgliedes zunächst stark mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit zu, wenn das Ventilglied sich von seinem äußeren Sitz weg zu bewegen beginnt. Bei Annäherung und Anschlagen an dem Anschlag 15 steigt der Strömungswiderstand nur noch geringfügig an; bis das Ventil voll geöffnet hat. Bei Dämpferkontraktion hat also das Ventil eine Abblas-Charakteristik, deren Verlauf durch die Gestalt des Ventilgliedes in Form einer flexiblen Scheibe beeinflußt wird, die bei einem gegebenen Druckunterschied eine größere Biegung des äußeren Umfangs des Ventil_gliedes aufbringt.

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des aufbringt.

Gemäß einer geringfügigen Abwandlung haben die Abschnitte 23 größeren Durchmessers der Kanäle 22 einen größeren Umfang als ■ -. die Abschnitte kleineren Durchmessers„

.Figo 3 und 4 zeigen ein abgewandeltes Strömungssteuerventil für einen Teleskopstoßdämpfer, in denen übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figo 1 und 2 versehen sind. Dieses Ventil unterscheidet sich von dem Ventil nach den Fig. 1 und 2 lediglich in einer wesentlichen Abwandlung, die im folgenden allein beschrieben isto '

Anstelle der Kanäle 22 mit Abschnitten 23 größeren Querschnittes haben die Kanäle 22 über ihre Länge gleichbleibenden Querschnitt. Im Abstand von den Kanälen 22 sind weitere Kanäle 25 vorgesehen, die jeweils von einem Punkt zwischen den beiden Enden, des Führungs-bzw. Stützgliedes 14 ausgehend sich zu dem von dem inneren Ventilsitz 19 entfernten Ende erstrecken und also nicht auf der dem Ventilsitz 19 benachbarten Seite münden. Das Ventil nach den Figo 3 und 4 arbeitet ähnlich wie dasjenige nach den Fig. 1 und 2. Wenn der innere Umfangsrand des flexiblen Ventilgliedes 18 sich von dem Ventilsitz 19 wegbewegt hat, kann Strömungsmittel durch die Kanäle 22 fließen,. Wenn sich das flexible Ventilglied/weiter von dem Ventilsitz 19 weg und an den oberen Enden der Kanäle 25 vorbeibewegt, geben die Kanäle zusätzliche Strömungsquerschnitte frei, die zu einer Herabsetzung des Strömungswiderstandes führen. Sowohl die Kanäle 22 als auch die Kanäle 25 können mit einem Loch 16 im Kolben durch eine Fixierung des Stützgliedes 14 am Kolben 10 ausgerichtet sein. Alternativ können zahlreiche Kanäle 22 und 25 vorgesehen sein, so daß stets mindestens ein Kanal mit jedem Loch 16 fluchtet^ und zwar unabhängig von der Orientierung des Stützgliedes 14 in Umfangsrichtung bezüglich des Kolbens 1Q_O

Aufgrund der Anordnung von zwei Gruppen von Kanälen, d.h. dei*

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Kanäle 22 und 25, kann die erforderliche Charakteristik des Yenhohen

tils sehr einfach und mit einem/Grad an Genauigkeit verwirklicht werden, wobei die Kanäle konstanten Querschnitt haben« Eine Gruppe der Kanäle kann im Querschnitt ohne Einwirkung auf die andere Kanalgruppe verändert werden.

Anzahl, Länge und Querschnitt der Kanäle sind derart wählbar, daß die beijden einzelnen Stoßdämpfertypen jeweils erwünschten GtrömuniTSwiderstände verwirklicht werden können. Durch Vorsehen eines sehr kleinen Arbeitsspiels in der Größenordnung von 0,0254 mm (0,001¹O zwischen dem inneren Umfang des Ventilgliedes und des Führungs- bzw_o Stützgliedes ist erreicht, daß durch den Ringspalt zwischen dem Stützglied und dem Ventilglied praktisch kein Strömungsmittel durchtritt„ Dies hat zur Folge, daß die Strcmungscharakteristikendsr Kanäle 22, 23, 25 die Charakteristik des Ventils als Ganzes im wesentlichen bestimmen.

Ansprüche

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Claims

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ANSPRÜCHE

1» Strömungssteuerventil,insbesondere für die Anwendung in Teleskopstoßdämpfern, mit einem flexiblen, ringförmigen Ventilglied, das mit seinem inneren und seinem äußeren Sand je mit einem inneren und einem äußeren Ventilsitz derart zusammenwirkt f daß aufgrund eines auf das Ventilglied wirkenden Druekuntersehiedes je nach dessen Wirkungsrichtung entweder der innere oder der äußere Rand von dem entsprechenden Ventilsitz abgehoben ist, mit einer durch das Ventilglied hindurchragenden, dieses seitlich abstützenden Führung sowie mit Kanälen in der Führung zum Durchlassen von Strömungsmittel durch das Ventile wenn der innere Rand vom inneren Sitz abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle (22,23*25) auf der vom inneren Ventilsitz (19) entfernten Seite eine grössere G-esamtquerschnittfläGhe haben als auf der dem inneren Ventilsitz (19) zugewandten Seite,

2» Ventil nach Anspruch 1# dadurch gekennzeichnet, daß die -Kanäle (22,23,25) mindestens eine sich axial erstreckende Aussparung (22) am äußeren umfang der Führung (14) umfassen.

3 ο Ventil nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η χι e t ι daß die Kanäle (22.,23#25) drei gleichmäßig am Umfang der Fü&ruiig (14) verteilt angeordnete axiale Aussparungen (22) umfassenο

4* Ventil nach einem der Ansprücjie 1 bis -3., dadurch g e Je e η η ζ e i e Ja η e i , daß die Führung (-14) im wesentli-r chen zylindrisch ausgebildet ist und ein minimales Art>eits~

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spiel (0,0254 mm) gegenüber dem inneren Umfang des Ventilglie— des (18) aufweist.,

5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die oder jede Aussparung (22) auf der von dem inneren Ventilsitz (19) entfernten Seite einen vergrößerten Querschnitt (23) hato

6. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß außer der Aussparung oder den Aussparungen (22) mindestens eine zusätzliche Aussparung (25) vorgesehen ist, die von einem Punkt zwischen den beiden Enden, der führung (14) ausgehend sich zu dem von dem inneren Ventilsitz entfernten Ende erstreckt«

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