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Ventileinrichtung für hydraulische oder
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hydropneumatische Schwingungsdämpfer Die Erfindung betrifft eine
Ventileinrichtung für hydraulische oder hydropneumatische Schwingungsdämper, welche
am Ende eines Arbeitsraumes oder in einer den Arbeitsraum begrenzenden, beweglichen
Trennwand angeordnet ist, wobei diese Ventileinrichtung wei Druckventile und ein
Saugventil aufweist und Ventilfedern die Ventilplatten oder Ventilkörper beaufschlagen,
während die Durchlaßöffnungen in Kreisscheiben oder in Kreisringen vorgesehen sind.
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Durch die DAS l 225 450 ist ein Bodenventil für einen hydraulischen
Zweirohrdämpfer bekannt, welches zwei Druckventile aufweist, zwischen denen ein
Ringraum angeordnet ist, der mittels einer Drosselbohrung mit dem Reserveraum in
Verbindung steht und das zweite Druckventil erst bei hoher Kolbengeschwindigkeit
anspricht.
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Diese bekannten Druckventile besitzen federnde Ventilplatten, die
sich beim Öffnen des Ventils durchbiegen. Dabei kann nur die Vorspannung der Ventilplatte
des Hauptventils durch den Schraubbolzen eingestellt werden, während das Voröffnungsventil
nicht durch eine Vorspannungsänderung verändert werden kann. Für hohe Dämpfleistungen
sind derartige, als Ringventile ausgebildete Druckventile nicht geeignet. Ein weiterer
Nachteil ist, daß das Voröffnungsventil durch Veränderung der Federkraft nicht in
der Dämpfkraft verändert werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung
für hydraulische oder hydropneumatische Schwingungsdämpfer mit hoher Dämpleistung
zu schaffen, welche auch außerhalb des Dämpfers in einer speziellen Prüfeinrichtung
leicht einstellbar und prüfbar sind und eine getrennte Einstellung zumindest der
beiden Druckventile vorgenommen werden kann.
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@@findungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die KT':: -h-iben
oder Kreisringe mit ihren Stirnseiten aneinander auliegen und die @xiale T.öhender
Kreisringe der Spannhöhe der Ventil @@@@ angenpaßt sind und die Abstützflächen der
Ventilfedern sowie die Ringstirafläche und die Ventildeckelfläche in einer Ebene
auf geordnet sind. Durch die Anpassung der axialen Höhe der Kreisringe an die Spannhöhe
der Ventilfedern müssen zur exakten Einstellung des Druckventils lediglich Einstellscheiben
unterschledlicher Dicke zwischen die Ventilfedern und die Ventildeckelfläche eingebracht
werden. Dies geschieht gemäß einem Merkmal der Erfindung auf sehr einfache Weise
dadurch, daß das Druckventil einen Ventilkörper aufweist, welcher die Anlagefläche
und die Zentrierung für die Ventilfedern bildet und sich die Ventilfedern über eine
Einstellscheibe am Ventildeckel abstützen. Da die Ventildeckelfläche eine ebene
Fläche ist und mit der Abstützfläche für die Ventilfedern zusammenfällt, kann die
sich aus den Höhentoleranzen der Ringe und Scheibe ergebende Abweichung bei der
Prüfung des Druckventils leicht berücksichtigt und damit eine sehr exakte Dämpfkraftkennlinie
eingestellt werden.
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Entsprechend einem Merkmal der Erfindung weist die ebene Kreisringscheibe
am Außendurchmesser ein Gewinde auf. Mit diesem Außengewinde greift die Kreisringscheibe
in ein entsprechendes Gegengewinde im Gehäuse, so daß durch die Befestigung der
Kreisringscheibe ein hoch belastbares Ventilsystem geschaffen wird, das eine gute
Zugänglichkeit des Ventils durch den Deckel gewährleistet und gleichzeitig die Beanspruchung
des Ventildeckels gering gehalten wird.
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Eine einwandfreie Funktion des Druckventils wird dadurch erreicht,
indem - wie die Erfindung zeigt - der Ventildeckel eine Sackbohrung als Führung
für den Druckventilkörper aufweist. Durch den einfachen Aufbau des Ventils mittels
Kreisringen und Kreisscheiben und die Anlage der Ventildeckelfläche gegen die Stirnseite
eines Kreisringes ist bei der Herstellung der Führung lediglich darauf zu achten,
daß diese senkrecht zur Ventildeckelfläche verläuft, was herstellungstechnisch sehr
einfach ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Voröffnungsventils im Druckventilkörper
wird eine sehr kompakte Bauweise der Druckven-
@@@@in@ichtung erzielt.
Das Vorbftrurgsventil wird - wie die Er-@@@dung zeigt - durch einen federbeaufschlagten
Ventilkörper ge-@@det, dessen Ventilschaft in einer Bchrung geführt ist. Der Ge-@@mtaufbau
des Voröffnungsventils ist sehr einfach, denn die Pohr-tng zur Führung des Ventilkörpers
ist gemäß einem Merkmal der findung in einer Einstellschraube angeordnet, wobei
merkmalsgemäß diese Einstellschraube in einer Aussparung des Druckventilkdrpers
angeordnet ist.
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4 terme Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben
sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden
beispielsweise dargestellten Ausführungsform @er Erfindung. Es zeigt: Fig, 1 einen
Längsschnitt durch einen Kolbendämpfer und Fig. 2 die Ventileinrichtung im Längsschnitt.
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In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel ein für hohe Dämpfkräfte ausgelegtor,
hydraulischer Schwingungsdämpfer dargestellt, der zur Dämpfung der Federbewegung
von Rädern bei schweren Fahrzeugen wie z. B. bei schweren Kettenfahrzeugen eingesetzt
ist. Der Kolbenschwingungsdämpfer ist dabei als Zweizylinder-Boxer-Schwingungsdämpfer
ausgelegt, wobei der Hebelarm 2 mit der Drehstahnahe t verbunden ist und am Hubzapfen
die Pleuel 3 angelenkt werden. Die Pleuelstangen 3 übertragen die Kraft über einen
Kugelzapfen auf den Kolben 4. Damit die Kraftübertragungsstelle beim Rückhub kraftschlüssig
bleibt, ist eine Vorspannung mit einer einstellbaren Schraubenfeder vorgesehen,
wobei die Vorspannung der Feder so hoch gewählt wird, daß die Massenkraft des Kolbens
4, die Reibung und der Differenzdruck beim Saughub in jedem Falle kompensiert werden.
Der im Zylinder 5 axial verschiebbare Kolben 4 begrenzt den Arbeitsraum 6, der über
das Ventil 9 mit dem Arbeitsraum 8 in Verbindung steht. Das Ventil 9 ist im Gehäuse
7 angeordnet und durch den Ventildeckel 10 verschlossen. Um die Abmessungen des
Sehwingungsdämpfers relativ klein zu halten, wird das Druckniveau im Dämpfer recht
hoch gewählt - 300...600 bar.
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im Einfedern des Rades erfährt der Drehstab eine Drehbewegung und
nimmt infolge der festen Verbindung über die Habe l den Hebelarm 2 mit. Über
den
Hubzapfen des tIobelarmes 2 und die Pieuel 3 wird die Kraft ist die Kolben r übertragen,
die eine Axialbewegung im Zylinder susführen. Fährt beispielsweise der linke Kolben
4 in den Zylin-@@r ' ein, so wird aus dem Arbeitsraum 6 Flüssigkeit über das Vontil
9 in den Arbeitsraum 8 gedrückt. Andererseits wird beim nachten Kolben aus dem Arbeitsraum
8 über das Ventil 9 Flüssig-@eit in den entsprechenden Arbeitsraum gesaugt.
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In Pig. 2 ist im wesentlichen das Ventil 9 dargestellt. Dieses Ventil
9 besit6t die Kreisscheibe 11 mit den Saugöffnungen 12, der Drucköffnung 13 und
dem am Außendurchmesser angeordneten Ge-Winde 34. Auf der unteren Stirnflache der
Kreisscheibe 11 liegt von von der Saugventilfeder 16 beaufschlagte Saugventilplatte
15 auf. Saugventilseitig ist außerdem der Kreisring 14 angeordnet, de@ mit der einen
Stirnseite auf dem Grund der Aussparung im Gehäuse 7 anliegt, während gegen die
andere Stirnseite des Kreisringes 14 die Stirnfläche der Kreisscheibe 11 anliegt.
Druckventilseitig liegt der Kreisring 17 mit seiner Stirnseite 20 auf der Stirnseite
19 der Kreisscheibe 11. In radialer Richtung weist der Kreisring 17 die Durchlaßöffnungen
18 auf. Das Hauptdruckventil besteht aus dem Ventilkörper 26, der Druckventilfeder
25, die im Ausführungsbeispiel als Tellerfederpaket ausgebildet ist, der Einstellscheibe
24, welche die Anlage für die Druckventilfeder 25 nildet und die Abstützfläche 23
aufweist. Mit dem zylindrischen Schaft ist der Ventilkörper 26 in einer Sackbohrung
33 des Ventildeckels 10 geführt, wobei in dem zylindrischen Schaft eine Lctngsnut
im Bereich der Sackbohrung 33 zur Entlüftung vorgesehen ist. Das Druckventil für
die Voröffnung befindet sich im Ventilkörper 26, der hierzu mit einer Axialbohrung
27 versehen ist und eine Aussparung zur Aufnahme der Einstellschraube 31 besitzt.
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Diese Einstellschraube 31 ist mit einem Gewinde in den Ventilkörper
26 eingeschraubt und weist die Bohrung 30 auf, die die Führung für den Ventilschaft
des Voröffnungsventilkörpers 28 bildet. Zwischen dem Voröffnungsventilkörper 28
und der Stirnseite der Einstellschraube 31 sind die Ventilfedern 29 vorgesehen.
Über die Abstützfläche 23 stützen sich die Druckventilfedern 25 auf der Ventildeckelfläche
22 ab. Dabei liegen die Abstützfläche 23 der Einstellscheibe 24, die Ventildeckelfläche
22 und die Stirnseite 21 dos Kreisringes 17 in einer Ebene.
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Die Ventilenrichtung ist so ausgelegt, daß die über der Winkelgeschwindigkeit
aufgetragene Dämpfkraft aus dem Nullpunkt heraus mit zunehmender Geschwindigkeit
sehr rasch und möglichst linear ansteigt und schon bei niederer Verdrängergeschwindigkeit
hohe Dämpfkräfte erzeugt werden. Im oberen Geschwindigkeitsbereich ist dagegen eher
ein degressiver Verlauf der Dämpfkraft erwünscht. Um eine solche Kennlinie zu erreichen,
wurde eine konzentrische Anordnung von Druckventil und Saugventil gewählt, wobei
das Druckventil aus zwei Ventilen, nämlich dem mit der Drucköffnung 13 zusammenwirkenden
Ventilkörper 26 und dem im Ventilkörper 26 angeordneten, mit der Axialbohrung 27
zusammenwirkenden Voröffnungsventilkörper 28, besteht.
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Die nachfolgende Beschreibung der Wirkungsweise bezieht sich lediglich
auf einen Zylinder des Schwingungsdämpfers. Durch die Anlenkung der Kolben 4 mittels
der auf dem selben Hubzapfen des Hebelarmes 2 angeordneten Pleuel 3 erhält man beispielsweise
bei Vergrößerung des linken Arbeitsraumes 6 eine Verkleinerung des rechten Arbeitsraumes
6, d. h., das linke Ventil 9 arbeitet als Saugventil, während das rechte Ventil
9 als Druckventil wirkt.
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Beim Saughub, d. h. bei Vergrößerung des Arbeitsraumes 6, hebt die
Saugventilplatte 15 durch den entstehenden Unterdruck gegen die Kraft der Saugventilfeder
16 von den Saugöffnungen 12 der Kreisscheibe 11 ab, wodurch die Arbeitsflüssigkeit
aus dem Arbeitsraum über die Durchlaßöffnungen 18 im Kreisring 17 und die Saugöffnungen
12 in den Arbeitsraum 6 fließt. Wie in Fig. 2 dargestellt, besitzt der Kreisring
14 am Innendurchmesser Führungen für die Saugventilplatte 15, die durch mehrere
am Umfang verteilte Axialstege gebildet werden. Dadurch wird sowohl am äußeren Durchmesser
der Saugventilplatte 15 als auch an ihrem inneren Durchmesser ein Überström-Ringspalt
gebildet.
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Während des Druckhubes, d. h. bei Verkleinerung des Arbeitsraumes
6, wird die Saugventilplatte 15 durch die Saugventilfeder 16 und den im Arbeitsraum
6 entstehenden überdruck gegen die Sitzfläche der Kreisscheibe 11 gedrückt und verschließt
die Saugöffnungen 12. Die dadurch auf die Kreisscheibe 11 ausgeübte Kraft wird infolge
der Schraubverbindung - Gewinde 34 - vom Gehäuse 7 aufgenommen. Entsprechend der
gewählten Einstellung wird zunächst der
durch die Ventilfedern 29
vorgespannte Voröffnungsventilkörper 28 von seinem Ventilsitz abgehoben und gibt
den Durchfluß durch die Axielbohrung 27 frei. Durch die Einstellschraube 31 kann
die Vorspannung der Ventilfeder 29 auf einfache Weise auf die gewünschte @ämpfkrafteinstellung
abgestimmt werden. Bei geöffnetem Voröff-@ungsventilkörper 28 fließt die Dämpfflüssigkeit
aus dem Arbeitsraum 6 über die Drucköffnung 13, die Axialbohrung 27 und die im Ventildeckel
10 angeordneten Kanäle sowie die Durchlaßöffnungen 18 in den Arbeitsraum 8. Ab einer
bestimmten Kolbengeschwindigkeit wird der Durchflußwiderstand durch das vom Voröffnungsventilkörper
28 und die Axialbohrung 27 gebildete Voröffnungsventil so groß, daß der Flüssigkeitsdruck
im Arbeitsraum 6 und damit auch in der Drucköffnung 13 so weit ansteigt, daß dieser
den Ventilper 26 entgegen der Kraft der Druckventilfeder 25 anhebt. Dadurch wird
ein zusätzlicher Überströmquerschnitt zwischen der )rucköffnung 13 und dem Ventilkörper
26 freigegeben, wodurch die Arbeitsflüssigkeit über die Durchlaßöffnungen 18 in
den Arbeitsraum 8 gelangt. In dieser Arbeitsphase sind die beiden Druckventile parallelgeschaltet,
denn sowohl der Ventilkörper 26 ist von seinem Ventilsitz abgehoben als auch der
Voröffnungsventilkörper 28.
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Die Einstellung und Prüfung der Ventileinrichtung kann außerhalb des
Schwingungsdämpfers in einer Vorrichtung vorgenommen werden, wobei ein dem Ventildeckel
10 ähnliches Bauteil auf die Stirnseite 21 des Kreisringes 17 aufgebracht und gegen
diese Fläche abgedichtet wird. So ist zur Prüfung der Druckventileinrichtung beispielsweise
die Ventilkreisscheibe 11 nicht erforderlich, denn es genügt, eine entsprechende
ebene Scheibe mit der entsprechenden Drucköffnung 13 zu verwenden. Durch verschieden
dicke Einstellscheiben 24 kann die Vorspannung der Druckventilfeder 25 für den Ventilkörper
26 variiert werden und gestattet so auf einfache Weise, die Vorspannung des Hauptventils
einzujustieren. Die Einstellung des Voröffnungsventilkörpers 28 erfolgt über die
Einstellschraube 31, die nach der Justierung durch einen Körnerschlag oder andere
geeignete Mittel fixiert wird. Ebenso ist es ohne weiteres möglich, den Voröffnungsventilkörper
28 im eingebauten Zustand zu justieren. Dies erfolgt, nachdem die Verschlußschraube
32 aus dem Ventildeckel 10 entfernt ist. Nach erfolgter
Justierung
des Voröffnungsventils una nach Eiitlüftung wird die erschlußschraube 32 wieder
in den Ventildeckel 10 eingeschraubt.