DE2645501C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselventil für hydraulische Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solches Drosselventil ist aus der DE-PS 8 38 403 bekannt.

Bei dem bekannten Drosselventil, welches insbesondere für Flüssigkeits- Stoßdämpfer von Kraftfahrzeugen bestimmt ist, ist dafür Sorge getragen, daß der von einem Schwingungsdämpferkolben verdrängten Hydraulikflüssigkeit in einer Richtung ein hoher und in der entgegengesetzten Richtung ein geringerer Durchflußwiderstand entgegengesetzt wird. Zu diesem Zweck erfährt der Kolben bei seiner Bewegung aus der Ruhelage nach unten in einen mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder einen mäßigen Drosselwiderstand, hingegen bei seiner Bewegung nach oben einen deutlich höheren Drosselwiderstand. Um diese unterschiedliche Dämpfung der Zugstufe einerseits und in der Druckstufe andererseits zu ermöglichen, ist bei dem bekannten Drosselventil eine federnd nachgiebige Ventilscheibe vorgesehen, die mit dem Durchtrittskanal des Hydraulikmittels zusammenwirkt. Dabei ist mit dem bekannten Drosselventil die Anordnung so getroffen, daß bei der Abwärtsbewegung des Kolbens die elastische Ventilscheibe nach oben durchgebogen wird, wobei sie einen verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt für das Hydraulikmittel freigibt. Bei umgekehrtem Kolbenhub wird die Ventilscheibe im entgegengesetzten Richtungssinn durchgebogen, wobei sie einen vergleichsweise engen Strömungsquerschnitt freigibt, so daß in der letzten Betriebsstellung ein hoher Drosselwiderstand herbeigeführt und damit eine starke Dämpfung der Kolbenschwingung hervorgerufen wird.

Mit Hilfe des bekannten Drosselventils ist es nicht möglich, eine Null-Dämpfung hervorzurufen, solange der Druck des Hydraulikmittels die Ventilscheibe beaufschlagt. Typisch für das bekannte Drosselventil ist, daß der Strömungsquerschnitt des Durchtrittskanals progressiv mit dem Druck des Hydraulikmittels zunimmt.

Mithin gestattet das bekannte Drosselventil lediglich recht begrenzte Fahrwerkabstimmungen, weil es nicht möglich ist, Null-Dämpfungen in bestimmten Richtungen herbeizuführen. Aus theoretischen Abhandlungen ist es bekanntgeworden, daß vorteilhafte Einwirkungen auf den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeuges dadurch erreicht werden, daß die Wirksamkeit der Schwingungsdämpfung während der Druckstufe praktisch vollständig eliminiert wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil für hydraulische Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung derart auszubilden, daß das vorstehend erörterte, angestrebte Verhalten eines Schwingungsdämpfers erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß durch eine Null-Dämpfung in vorbestimmten Schwingungsrichtungen ein maximaler Fahrkomfort erreicht wird. In den Phasen der angestrebten Null-Dämpfung wird bereits bei äußerst geringer Beaufschlagung durch das Hydraulikmittel ein maximaler Strömungsquerschnitt freigegeben, so daß der Drosselwiderstand praktisch Null wird.

Dabei geht dieses erreichbare Betriebsverhalten darauf zurück, daß die elastisch verformbare, kegelstumpfförmige Ventilscheibe eine reversible Konizität aufweist, welche ihren Richtungssinn in den jeweiligen Anschlagsstellungen wechselt, und zwar bei vorbestimmten Schwellendrücken des Hydraulikmittels. Beim erfindungsgemäßen Drosselventil ermöglicht die kegelstumpfförmige verformbare Ventilscheibe drei diskrete Betriebsstellungen, nämlich eine Freigabestellung (maximaler Strömungsquerschnitt), eine Drosselstellung (minimaler Strömungsquerschnitt) und eine im Vergleich zur Drosselstellung einen größeren Strömungsquerschnitt freigebende Stellung nach Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes des Hydraulikmittels. Zwischen den drei diskreten Betriebsstellungen gibt es Übergangsstellungen.

Solange die elastische Ventilscheibe nicht von einer äußeren Kraft beaufschlagt wird, d. h., solange sie in ihrer Ruhestellung verharrt, weist die Ventilscheibe ihre kegelstumpfförmige Gestalt auf.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1, 3 und 4 schematische Darstellungen des Drosselventils im Axialschnitt entlang der Linie XI-XI nach Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht und einen Halbquerschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Ventil entlang der Linie XII-XII;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Prüfeinrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Ventilscheibe;

Fig. 6 ein Diagramm, in welchem die in Abhängigkeit von der Belastung auftretende veränderliche Durchbiegung der Scheibe gemäß Fig. 5 dargestellt ist, nämlich in drei Grundfällen in Abhängigkeit von der Durchbiegung in der Ruhestellung und in Abhängigkeit von der Stärke dieser Scheibe;

Fig. 7 eine im Zusammenhang mit der Fig. 6 stehende schematische Darstellung, in welcher die drei Grundstellungen der Scheibe des in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ventils angedeutet sind;

Fig. 8 eine weitere Variante des industriell hergestellten Ventils gemäß der Erfindung in einer Ansicht und einem Axialhalbschnitt gemäß der Linie XVIII-XVIII nach Fig. 9;

Fig. 9 eine Draufsicht auf das in der Fig. 8 dargestellte Ventil entlang der Linie XIX-XIX;

Fig. 10, 11 und 12 drei schematische Ansichten des Kolbens, der den Ventilkörper des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ventils bildet, entsprechend den Linie XX-XX und den Axialschnittlinien XVIII-XXI und XXII-XXII nach Fig. 9;

Fig. 13 eine Prinzipdarstellung, anhand welcher die Funktionsweise des in der Fig. 8 dargestellten Ventils erläutert wird, und welche die drei Grundstellungen der elastischen Scheibe gegenüber zwei angeschlossenen Abflußkanälen zeigt;

Fig. 14, 16, 17 ähnlich der Fig. 7 vier andere Varianten des industriell hergestellten Ventils gemäß der Erfindung und

Fig. 15 eine Draufsicht auf das in der Fig. 14 gezeigte Ventil entlang der Linie XXV-XXV.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil mit veränderlicher Drosselung z. B. am durchbrochenem Kolben 1 eines hydraulischen Stoßdämpfers der Radaufhängung eines Fahrzeuges befestigt.

Das Ventil weist einen Ventilkörper auf, der bei diesem Ausführungsbeispiel von dem Kolben 1 gebildet und an einer axialen Kolbenstange 3 befestigt ist, welche z. B. an einem nicht dargestellten Teil des Fahrzeuges befestigt ist, während der Zylinderkörper des nicht dargestellten Stoßdämpfers an einem anderen Teil des Fahrzeuges angelenkt ist. Der Kolben 1 weist einen die Kolbenstange 3 umgreifenden Kanal 4 auf, welcher z. B. eine gewisse Anzahl von im Kolbenboden des kolbens 1 befindlichen Durchgangslöchern besitzt, die gleichmäßig in bezug auf die Längsachse der Kolbenstange 3 des Kolbens 1 angeordnet sind, so daß eine Flüssigkeit hindurchtreten kann, z. B. eine Dämpfungsflüssigkeit 5 B des Stoßdämpfers 2, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

In dem Kanal 4 ist in der Querschnittsebene eine flexible Ventilscheibe 21 von kegelstumpfförmiger Gestalt angeordnet, welche eine zentrale Öffnung aufweist und welche auf einen zylindrischen Sockel aufgefädelt ist, der auf der Kolbenstange 3 befestigt ist.

Die Stärke und die Durchbiegung der sich in der Ruhestellung befindlichen Scheibe 21 (s. Fig. 3 und 4) sind derart gewählt, daß die Kegelgestalt der Scheibe in der Drosselstellung 21 B (s. Fig. 1) vorübergehend elastisch umgekehrt wird. Wie dies nachfolgend noch erklärt wird, wird durch diese Umkehrung der Kegelgestalt in der Deformationsstellung 21 C der Scheibe (s. Fig. 4) vorteilhaft eine Drosselöffnung geschaffen, welche eine verstärkte Druckflüssigkeitsströmung im Sinne der Pfeile 5 B ermöglicht.

Worauf noch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 15 und 17 eingegangen werden soll, sind die Durchbiegung in Ruhestellung und die Stärke der Scheibe 21 derart gewählt, daß sich ein Verhältnis von mehr als 1,4 ergibt. Außerdem sind der aktive Rand 13 der Scheibe 21 und die im Kanal 4 zugeordnete ringförmige Zone, welche von dem ringförmigen Vorsprung 14 gebildet wird, insbesondere für einen Kolben 1 eines hydraulischen Stoßdämpfers, bei dem eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit 5 Verwendung findet derart aufeinander abgestimmt, daß der Kanal in der Drosselstellung 21 B der nicht deformierten Scheibe im wesentlichen abgedichtet wird (s. Fig. 1). Das entsprechende radiale Spiel 22, das z. B. 0,01 mm beträgt, ist in der Fig. 1 zur besseren Darstellung vergrößert gezeigt. Außerdem ist die Durchbiegung der Scheibe 21 im Verhältnis zur wirklichen Durchbiegung verstärkt wiedergegeben.

Außer der elastischen Hauptscheibe 21 (s. Fig. 1 bis 4) kann ferner noch eine Rückstellfeder geringer Federstärke vorgesehen sein, welche die Hauptscheibe in die Drosselstellung 21 B zurückführt. Die Rückstellfeder kann z. B. von einer zusätzlichen elastischen Scheibe 23 gebildet sein, welche in der Ruhestellung eine umgekehrte Kegelform wie die Hauptscheibe 21 besitzt (s. Fig. 1 und 2) und welche radiale Sektoren 24 aufweist, die zum aktiven Rand 13 der Hauptscheibe zeigen.

Vorteilhaft weist der ringförmige Vorsprung 14 an seinem dem Rand 13 der Scheibe 21 zugeordneten Ende Schlitze 25 auf, deren Querschnitt sich in axialer Richtung ändert, d. h. in derjenigen Richtung vergrößert, in welcher die Scheibe ihre freie Durchströmungsstellung 21 A einnimmt (s. Fig. 3).

Es soll nun die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ventils beschrieben werden.

Bei dem schematisch in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel setzt das erfindungsgemäße Ventil der in Richtung der Pfeile 5 B erfolgenden Flüssigkeitsströmung nur einen sehr geringen Widerstand entgegen, wenn sich die Scheibe in ihrer Durchströmungsstellung befindet, in welcher sie von dem ringförmigen Vorsprung 14 einen Abstand aufweist. Wenn sich dagegen die Scheibe in der entgegengesetzten Richtung durch die Druckflüssigkeit gegen den Anschlag 12 in ihre entsprechende Drosselstellung bewegt, dann setzt das Ventil der Flüssigkeitsströmung einen erheblichen Widerstand entgegen. Die Scheibe befindet sich dann praktisch auf der Höhe des ringförmigen Vorsprunges 14, welcher dem umlaufenden Rand 13 der Scheibe 6 zugeordnet ist.

Die Abmessungen des Drosselquerschnitts, insbesondere das radiale Restspiel zwischen dem Rand 13 und dem ringförmigen Vorsprung 14 sowie die Biegefähigkeit der elastischen Scheibe 21 werden so gewählt, daß der durchtretenden Flüssigkeit ein bestimmter Widerstand entgegengesetzt wird. In Abhängigkeit insbesondere von der Viskosität dieser Flüssigkeit und in Abhängigkeit von der Stärke und der Elastizität der Scheibe können die Eigenschaften und das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Ventils derart eingestellt werden, daß in der Drosselstellung der deformierten Scheibe 21 eine bestimmte Druckflüssigkeitsströmung erzielt wird. Hierdurch wird eine vorbestimmte Kraft auf die Kolbenstange 3 ausgeübt. Bei einem Stoßdämpfer für eine Radaufhängung kann also das Betriebsverhalten des Stoßdämpfers auf wechselnde Belastungen eingestellt werden.

Bei Stoßdämpfern des erfindungsgemäßen Typs kann also die Zeitperiode genau eingestellt werden, in welcher der Stoßdämpfer unter der Einwirkung von elatischen Einrichtungen der Aufhängung des Fahrzeuges in seiner Ausgleichslage zurückkehrt, nachdem diese beim Durchfahren eines Schlagloches zusammengedrückt worden sind. Der Stoßdämpfer bleibt indessen in einer Stellung, aus welcher er sich unter der Einwirkung eines in die Kolbenstange 3 eingeleiteten Stoßes in entgegengesetzter Richtung praktisch ohne Widerstand schnell zurückbewegen kann. Es ist beobachtet worden, daß die Flüssigkeitsströmung dann so erfolgt, daß die Scheibe 21 Anschlag 11 in ihre Durchströmungsstellung bewegt wird.

In der Fig. 5 ist eine Prüfeinrichtung dargestellt, mit welcher die Reaktionen der konischen Scheibe 21 gemäß den Fig. 1 bis 4 unter dem Einfluß einer zunehmenden Axialkraft F untersucht werden können. Diese Kraft wird mit Hilfe eines profilierten Stößels 26 aufgebracht, welcher in die zentrale Öffnung der Scheibe eingreift, die von einem stationären Kranz 27 gehalten wird, gegen welchen der umlaufende Rand 13 anliegt. Mit dem Bezugszeichen E ist die angenommene konstante Stärke der Scheibe bezeichnet und mit dem Bezugszeichen H 1 die Durchbiegung der sich in ihrer Ruhestellung befindlichen Scheibe, die entlang der Achse X 1-X 2 gemessen und von einer Mantellinie der Scheibe zwischen ihren beiden Rändern definiert ist. Mit dem Bezugszeichen K ist das Verhältnis H 1/E bezeichnet.

Die Fig. 6 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit zwischen der sich ändernden Durchbiegung H der konischen Scheibe 21 von der sich ändernden axialen Belastung F. Bei einer dicken Scheibe, bei welcher das Verhältnis K unter 1,4 liegt, erhält man die Kurve 28.1, wobei sich eine mehr oder weniger lineare Deformation der Scheibe mit einem in der Nähe der Durchbiegung O liegenden Wendepunkt ergibt. Bei einem Verhältnis K in der Nähe von 1,4 verläuft die Kurve mit einer Krümmung und weist einen Wendepunkt mit einer horizontalen Tangente auf, wie dies durch die Kurve 28.2 gezeigt ist.

Wenn die Scheibe 21 dünn ist, dann ergibt sich ein Verhältnis K, das über 1,4 liegt, und die entsprechende Kurve 28.3 der Scheibe besitzt drei interessante Kurvenpunkte B, L, C (s. Fig. 16). Im Punkt B befindet sich die Scheibe in ihrer Ruhestellung und ist durch die Kraft F null belastet, wobei sie eine Ausgangsbiegung H 1 aufweist (Position 21B in Fig. 5). An der Stelle L weist die Kurve 28.3 ein Maximum auf, welches einer Belastung FL, d. h. einer begrenzten Belastung entspricht, wobei die Scheibe, die fast ganz zusammengedrückt ist, eine verringerte Durchbiegung H 2 besitzt. Wird nun diese Belastung etwas über diesen Grenzwert FL vergrößert, dann wird plötzlich Durchbiegung O der Scheibe erreicht, bei welcher die Kurve ein Minimum L 1 aufweist, um in einen stabilen Punkt C überzugehen, der auf einer benachbarten Kurve liegt, die im wesentlichen parallel zur ersten Kurve B-L verläuft.

Dem stabilen Punkt C entspricht die vorerwähnte Grenzlast FL, jedoch auch eine sehr unterschiedliche Durchbiegung H 3 der Scheibe, deren Kegelwinkel sich plötzlich umgedreht hat, so daß die Scheibe die mit dem Bezugszeichen 21C in Fig. 5 bezeichnete Lage einnimmt. Wenn die Last F unter die Grenzlast FL abgesenkt wird, die dem Kurvenpunkt C der Kurve 28.3 entspricht, dann wird wieder eine instabile elastische Zone der Scheibe erreicht. Diese nimmt plötzlich ihre Durchbiegung H 2 wieder ein (Punkt L der Kurve) und kehrt dann in Abhängigkeit von der Verringerung der Belastung in ihre Ausgangslage zurück (Position 21 B der Fig. 5), wobei sie sich zunehmend elastisch bis zur Durchbiegung H 1 zurückbewegt. In der Fig. 7 sind analog zum linken Teil der Fig. 1, 3 und 4 wieder schematisch die drei charakteristischen Stellungen der Scheibe 21B, 21 L, 21 C dargestellt, welche den entsprechenden charakteristischen Punkten der Kurve 28.3 entsprechen, die dem erfindungsgemäßen Ventil zugeordnet sind. Die in der Drosselstellung 21 B nicht deformierte Scheibe ist mit ausgezogenen Linien eingezeichnet. Durch die Konstruktion kann erreicht werden, daß der aktive Rand 13 der nicht deformierten Scheibe 21 B unmittelbar dem Öffnungsbereich der Schlitze 25 des ringförmigen Vorsprunges 14 gegenüberliegt. Dank dieser Ausschnitte führt das Abflachen der sich durch die Position 21 B bis zur Grenzstellung 21 L hindurchbewegenden Scheibe zu einer zunehmenden Verringerung des Drosselquerschnittes, welcher zwischen dem Rand 13 und dem ringförmigen Vorsprung 14 vorhanden ist.

In der Grenzstellung 21 L der abgeflachten Scheibe ist der Querschnitt der Schlitze 25 praktisch bis auf null verringert, und der in Richtung der Pfeile 5 B wirkende Flüssigkeitsdruck bewirkt daher, daß sich die Scheibe 21 durch die instabile Zone schnell hindurchbewegt. Das heißt, daß sie sehr schnell in die Lage 21 C gelangt, in welcher der Kegel umgekehrt ist, um dort solange zu verweilen, wie der Flüssigkeitsdruck wenigstens dem Grenzwert FL der auf die Scheibe wirkenden Kraft entspricht.

Die zunehmende Abnahme des Drosselquerschnittes des Ventils bis zur instabilen und den Drosselquerschnitt vollständig abdichtenden Grenzstellung 21 L gewährleistet eine gleichmäßige und schnelle Funktionsweise des Ventils, ohne daß Stöße auftreten, während gleichzeitig ein erhöhter Druck der gesteuerten Flüssigkeit erzielt wird. Bei hydraulischen Stoßdämpfern für Aufhängungen, bei denen die Erfindung insbesondere Anwendung findet, bewirken die vorbeschriebenen Eigenschaften des Ventils eine gleichmäßige und wirksame Funktionsweise des Stoßdämpfers, da das Ventil schnell anspricht und ein erhöhter Widerstand in der gewünschten Richtung erzielt wird.

Eine Verringerung des Flüssigkeitsdruckes der in Richtung der Pfeile 5 B strömenden Flüssigkeit (s. Fig. 4) ermöglicht es, daß die Scheibe 21 infolge ihrer Elastizität wieder ihre konische normale Lage einnehmen kann, sobald der Druck unter die Grenzlast FL abfällt. Wenn sich die Strömungsrichtung der Flüssigkeit umkehrt und in Richtung der in die Kolbenstange 3 eingeleiteten Kraft wirkt, dann kehrt die Scheibe schnell von der Drosselstellung 21 B zur Stellung 21 A zurück, in welcher eine freie Strömung stattfindet (s. Fig. 1 und 3), wobei die zusätzliche elastische Scheibe 23 komprimiert wird. Das Ventil nimmt jetzt eine Stellung ein, aus welcher heraus es in der vorbeschriebenen Weise wieder arbeiten kann.

Gemäß der Erfindung wird also ein wegen seiner einfachen Form einfach herzustellendes, wirtschaftliches und langlebiges Ventil vorgeschlagen, welches der gesteuerten Strömung in einer Richtung einen sehr schwachen Widerstand entgegensetzt (s. Fig. 3), während es dagegen der Flüssigkeitsströmung in der anderen Richtung einen sehr starken Widerstand entgegensetzt (s. Fig. 1 und 4). Da sich das erfindungsgemäße Ventil infolge der Umkehrung der Kegelgestalt der Scheibe plötzlich und weit öffnet, ist der vorbeschriebene Widerstand in einem großen Arbeitsbereich der gesteuerten Flüssigkeit vorhanden. Außerdem ist das weiche und schnelle Ansprechen besonders in dem Fall vorteilhaft, in welchem die Schwingungen ziemlich kleine Perioden aufweisen, so daß sie von den hydraulischen Stoßdämpfern der Aufhängung aufgenommen werden können, für welche das erfindungsgemäße Ventil insbesondere vorgesehen ist.

Die Erfindung ist auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele nicht begrenzt, sondern auf zahlreiche andere Fälle anwendbar. So können insbesondere bei hydraulischen Stoßdämpfern für Aufhängungen Ventile Verwendung finden, deren Einzelteile umgekehrt zu den Einzelteilen der dargestellten Ausführungsbeispiele angeordnet sind, um die entsprechende Durchströmungsstellung 21 A der Scheibe zu erzielen.

Praktisch kann der Stoßdämpfer insbesondere aus Platzgründen oder Bequemlichkeitsgründen bei der Montage mit einer Rückstellvorrichtung ausgestattet sein, die z. B. einen Hebel mit drei Schwenkachsen aufweist, um die Funktionsweise des Stoßdämpfers gegenüber der Funktionsweise umzukehren, bei welcher der Stoßdämpfer direkt angelenkt ist.

Ebenso kann man die beschriebenen Einrichtungen auf unterschiedliche Weise miteinander kombinieren, wie z. B. eine flexible, konische oder ebene Scheibe, die mit radialen Sektoren ausgebildet ist oder keine radialen Sektoren aufweist und mit Drosselschlitzen unterschiedlicher Profilgebungen, die fortlaufend oder nicht fortlaufend ausgebildet sind, zusammenwirkt, welche dem umlaufenden Rand 13 der Scheibe bzw. ihrer zentralen Öffnung zugeordnet sind. Man kann auch die Scheiben übereinander stapeln und auf verschiedene Weise mehrere flexible vergleichbare oder unterschiedliche Scheiben verwenden, wobei wenigstens ein Rand einer dieser Scheiben zur Querschnittsverengung Verwendung findet.

In den Fig. 8 bis 13 ist ein weiteres interessantes Ausführungsbeispiel eines industriell hergestellten erfindungsgemäßen Ventil dargestellt, das vorzugsweise bei einem hydraulischen Stoßdämpfer einer Aufhängung Anwendung findet. Der Ventilkörper ist von einem zylindrischen Kolben 31 gebildet, der z. B. aus Bronze oder einer Leichtmetallegierung besteht. Auf einer ersten Seite 31 A des Kolbens befindet sich eine ringförmige Aussparung 32, die zwischen einer Zylinderwand 33 des Kolbens und einem axialen Stutzen 34 angeordnet ist. Auf den ebenfalls zylindrischen Stutzen ist eine elastische konische Scheibe 21 mit ihrer zentralen Öffnung aufgefädelt, welche bereits in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 1 bis 7 beschrieben wurde. Die Kolbenstange 3, an welcher der axiale Stutzen 34 befestigt ist, weist den Anschlag 12 auf, welcher die Durchströmungsstellung der Scheibe begrenzt, und die ringförmige Aussparung 32 besitzt einen in etwa konisch verlaufenden Boden 35, der am axialen Stutzen 34 in einer geringeren Tiefe verläuft, um einen Anschlag für die Drosselstellung der Scheibe zu bilden. In der Drosselstellung 21 B, in welcher die Scheibe nicht deformiert ist, besitzt die Scheibe eine konische Form, die umgekehrt zur konischen Form des Bodens 35 ist.

Die Zylinderwand 33 des Kolbens besitzt eine erste Reihe Durchbrechungen 37, welche in die erste Kolbenseite 31 A einmünden, die in bezug auf die Fig. 10 oben liegt. Die Durchbrechungen 37 sind in bezug auf die Achse X 1-X 2 des Kolbens 31 regelmäßig angeordnet und besitzen ein Ende 38, welches sich zwischen der vorgenannten Seite 31 A des Kolbens und dem Boden 35 der ringförmigen Aussparung befindet. Periphere Durchbrechungen 41 einer zweiten Reihe, die umgekehrt zu den Durchbrechungen 37 angeordnet sind, befinden sich zwischen den Durchbrechungen 37 und münden in die andere Seite 31 B des Kolbens 31 ein. Auf der der Kolbenseite 31 B gegenüberliegenden Seite mündet jede Durchbrechung 41 in eine Öffnung 42 der ringförmigen Aussparung 32 im Bereich der Zylinderwand 33 ein. Die Öffnung 42 reicht gegenüber dem Boden 35 wenigstens höher als die Stärke der Scheibe 21 und nicht so hoch wie die Enden 38 der Durchbrechungen 37 der ersten Reihe.

In der Fig. 13 ist schematisch die vorbeschriebene Position des Endes 38 einer Durchbrechung 37 gegenüber der Öffnung 42 einer Durchbrechung 41 dargestellt. Der umlaufende Rand 13 der Scheibe 21 reicht bis zur Wandung 33 des Kolbens. Er befindet sich also in einer Drosselstellung 21 B, in welcher die Scheibe nicht deformiert ist, und zwar in einer Ringzone der Wandung 33, die zwischen den Enden 38 der Durchbrechungen 37 und den Öffnungen 42 der Durchbrechungen 41 liegt. Die Durchbiegung der sich in ihrer Ruhestellung befindlichen konischen Scheibe 21 und ihre Stärke werden so gewählt (s. Fig. 5 und 6), daß die Scheibe auf einen vorbestimmten Druckwert der Steuerflüssigkeit ansprechen kann, worauf im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 7 bereits eingegangen wurde, um eine zeitweilige elastische Umkehrung des Konuswinkels zu bewirken (Position 21 C). Aufgrund dieses umgekehrten Konuswinkel kann sich die Scheibe gegen den konischen Boden 35 der Aussparung 32 anlegen, um die Öffnungen 42 der Durchbrechungen der zweiten Reihe freizugeben und die Druckflüssigkeit durchtreten zu lassen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventils ermöglicht eine besonders einfache und genaue Fertigung des Kolbens 31, was insbesondere bei einer Serienfertigung vorteilhaft ist, wobei ein ringförmiger Vorsprung, wie der Vorsprung 14 gemäß den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen entbehrlich ist.

In den Fig. 14 bis 16 ist eine weitere Ventilgruppe gemäß der Erfindung dargestellt, dessen den Ventilkörper bildender Kolben 51 von einem an seiner Außenseite zylindrisch ausgebildeten Kranz 52 gebildet ist. Dieser Kranz ist mittels radialer Rippen 54 mit einem axialen Teil 53 verbunden, welches auf der Kolbenstange 3 gelagert ist, wobei zwischen den Rippen Durchbrüche 55 zum Durchtritt der durch das Ventil gesteuerten Flüssigkeit vorgesehen sind.

Bei dem in der Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt die soeben beschriebene konische Scheibe 21 mit ihrer zentralen Öffnung mit einem ringförmigen Vorsprung 56 zusammen, der gegenüber dem axialen Teil 53 vorsteht. Der umlaufende Rand 13 der Scheibe wird von einer Ringschulter des äußeren Kranzes 52 gehalten, wobei diese Ringschulter die Scheibe in den verschiedenen Stellungen zentriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel trägt die Kolbenstange 3 einen Anschlag 11, welcher einerseits die Durchströmstellung der Scheibe definiert und andererseits an ihrem Umfang Ausschnitte aufweist (s. Fig. 15), durch welche die Flüssigkeit frei hindurchtreten kann.

Bei der in der Fig. 16 gezeigten Variante trägt der äußere Kranz 52 des Kolbens 51, der nachfolgend noch beschrieben werden soll, einen ringförmigen, nach innen weisenden Vorsprung 14. Dieser Vorsprung 14 wurde bereits als Drosseleinrichtung erwähnt und ist einem umlaufenden Rand 13 der Scheibe 21 zugeordnet, deren Extremstellungen durch die Anschläge 11 und 12 begrenzt werden.

In der Fig. 17 ist analog zur Fig. 23 eine Variante des erfindungsgemäßen Ventils schematisch dargestellt, welches unter Bezug auf die Fig. 8 bis 13 eine konische Scheibe aufweist, die in der ringförmigen Aussparung 32 eines mit Ausnehmungen versehenen Kolbens 31 gelagert ist. Die konische Scheibe 21 steht mit einem zusätzlichen Kolben 61 in Verbindung, welcher zwischen der Scheibe 21 und dem Anschlag 12 gleitend auf dem Axialstutzen 34 gelagert ist, wobei der Anschlag 12 die Durchströmstellung der Scheibe definiert.

Ein umlaufender Rand 62 des Kolbens 61 ist der Zylinderwand 33 der Aussparung 32 zugeordnet und wirkt in der Drosselstellung mit der ringförmigen Zone der Wand 33 zusammen, welche zwischen den Durchbrechungen 37 und den Öffnungen 42 der Durchbrechungen 41 liegt. Wenn die Scheibe 21 ihre umgekehrte Kegelstellung einnimmt, in welcher sie durch den Kolben 61, welcher dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist, gegen den Boden der Aussparung 32 gedrückt wird, dann gibt der Rand 62 des zusätzlichen Kolbens 61 die Öffnungen 42 frei. Ein solches Ventil, das mit einem zusätzlichen Kolben 61 ausgestattet ist, ist insbesondere bei hydraulischen Stoßdämpfern vorteilhaft anwendbar, die ein großes Volumen aufweisen.

Claims (10)

1. Drosselventil für hydraulische Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Ventilkörper in Form eines einen Durchtrittskanal für ein Hydraulikmittel aufweisenden Kolben und mit einer in diesem Durchtrittskanal zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabestellung axial verlagerbaren Ventilscheibe aus einem elastischen Werkstoff, deren Rand mit die Sperrstellung bzw. die Durchflußstellung definierenden Anschlagseinrichtungen zusammenwirkt, wobei die Ventilscheibe in einer Drosselstellung dem Hydraulikmittel einen größeren Strömungsquerschnitt zur Verfügung stellt als in der Sperrstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (6, 21) eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, wobei der Quotient K aus der Durchbiegung (H 1) der Ventilscheibe in ihrer Ruhestellung und der Dicke E der Ventilscheibe größer als 1,4 ist, und daß die kegelstumpfförmige Ventilscheibe zwischen zwei Anschlägen frei beweglich ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagseinrichtungen (11, 12) mit dem zentralen Rand der Ventilscheibe (6, 21) zusammenwirken und daß der Durchtritt des Hydraulikmittels zwischen dem peripheren Rand (13) der Ventilscheibe und der Wandung des Durchtrittskanals (4) vorgesehen ist, wobei in der Wandung dieses Durchtrittskanals in der Höhe der Sperrstellung (6 B, 21 B) der Ventilscheibe ein ringförmiger einwärts gerichteter Vorsprung (14) vorgesehen ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand (13) der Ventilscheibe (6 B, 6 C) mit Anschlagseinrichtungen zusammenwirkt, die in der Wandung des Durchzugskanals (4) ausgebildet sind, und daß das Hydraulikmittel zwischen dem zentralen Rand (inneren Umfang) der Ventilscheibe und der Kolbenstange (3) hindurchströmt, wobei die Kolbenstange in der Höhe der Drosselstellung (6 B, 21 B) der Scheibe mit einem ringförmigen, einwärts gerichteten Vorsprung (14) versehen ist.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (14, 17) des Durchtrittskanals (4) bzw. der Kolbenstange (3) sowie der damit zusammenwirkende Rand der Ventilscheibe (6 B, 21 B) derart in radialer Richtung nacheinander ausgerichtet sind, daß der Durchschnittsquerschnitt in der Sperrstellung (6 C, 21 C) der Ventilscheibe nahezu abgedichtet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Sperrstellung (6 C, 21 C) zugeordnete ringförmige Vorsprung (14) der Wandung des Durchtrittskanals (4) bzw. der Kolbenstange (3) Schlitze (25) mit in axialer Richtung veränderlichem Querschnitt aufweist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Schlitze (25) in Richtung auf die Kolbenstange (3) zunimmt.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenwand des Ventilkörpers eine erste Reihe Durchbrechungen (37) angeordnet sind, welche in eine erste Fläche (31 A) des Ventilkörpers einmünden und in gleichmäßigen Abständen konzentrisch zur Achse des Ventilkörpers angeordnet sind, daß der Ventilkörper an einer zweiten Fläche (31 B) eine zweite Reihe von äußeren Durchbrechungen (41) aufweist, welche zwischen den Durchbrechungen (37) der ersten Reihe ausgebildet sind und jeweils ein der zweiten Fläche gegenüberliegendes Ende besitzen, und daß der äußere Rand der Ventilscheibe (21) sich in der Sperrstellung in einer Ringzone befindet, welche zwischen den Enden der Durchbrechungen der ersten Reihe sowie den Öffnungen der zweiten Durchbrechungen liegt.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (21) in ihrer Sperrstellung (21 C) mit ihrem Umfangsrand (13) gegen einen ringförmigen Sitz (57) des Ventilkörpers dichtend anliegt, während der Zentralrand (Innendurchmesser) der Ventilscheibe einem ringförmigen Vorsprung zugeordnet ist, der von der axialen Kolbenstange (3) getragen ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper einen äußeren zylindrischen Kranz (52) aufweist, der mit Hilfe radialer Rippen an einem auf der Kolbenstange (3) gelagerten axialen Teil befestigt ist, und daß zwischen den radialen Rippen (54) kammerartige Durchbrüche (55) für den Durchtritt von Hydraulikmittel vorgesehen sind.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (21) mit einem zusätzlichen Kolben (61) verbunden ist und daß mit Hilfe eines der Ränder dieses zusätzlichen Kolbens der Strömungsquerschnitt für das Hydraulikmittel bei deformierter Dichtungsscheibe vergrößerbar ist.