DE2909278C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für einen Schwin­ gungsdämpfer mit einem Ventilkörper, an dem elastisch ver­ formbare Ringscheiben vorgesehen sind, die mit entsprechen­ den Ventilsitzen zusammenwirken, die die Mündungen von Durchlässen im Ventilkörper für das Dämpfmittel verschlie­ ßen, wobei die Durchlässe im Ventilkörper von mindestens einer Ringscheibe verschoben sind, und wobei eine Schrau­ benfeder zwischen einer Kappe, die am Ventilkörper befe­ stigt ist, und einer längsverschiebbaren Ventilhülse ange­ ordnet ist, wobei die Ventilhülse gegen die Ringscheibe vorgespannt ist, und wobei die Fläche der Ventilhülse, die der Ringscheibe zugewandt ist, einen radial innenliegen­ den, erhabenen, an der Ringscheibe anliegenden Bereich und mindestens einen in axialer Richtung vertieften, periphe­ ren Bereich aufweist, der der radial äußeren Partie der Ringscheibe eine Verformung gestattet.

In konventionellen "Zwei-Rohr"-Stoßdämpfern sind die verformbaren Scheiben, welche die Verschlüsse bilden, die mit den gedrosselten Durchlässen des Kolbens und des Ventilkörpers verbunden sind, ringförmige Scheiben oder Dichtringe, die durch Verklemmen des den Rand ihrer Öffnung umgebenden Bereichs befestigt sind. Aufgrunddessen können sich die Scheiben elastisch verformen, um - im Falle des Kolbens - den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit von der ersten in die zweite Kammer während der Auseinanderbewegung des Stoßdämpfers zu ermöglichen, und - beim Ventilkörper - den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit von der zweiten Kammer in den Bodenraum und von dort zum Zwischenraum, wenn sich der Kolben beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers verschiebt.

Die Fig. 1 der anhängenden Zeichnung zeigt ein Diagramm, in welchem entlang der Abszisse die Geschwindigkeiten V des Kolbens (d. h. in m/sec) und entlang der Ordinate die Bremskräfte K _f (d. h. in Newton) angegeben sind. Der erste Quadrant des Diagramms bezieht sich auf das Auseinanderfahren des Stoßdämpfers und der dritte Quadrant bezieht sich auf sein Zusammendrücken. Die Geschwindigkeit-Kraft-Charakteristik eines konventionellen "Zwei-Rohr"-Stoßdämpfers entspricht bei geringen Ge­ schwindigkeiten häufig der gestrichelten Linie. Wie er­ sichtlich, verläuft diese Charakteristik nicht linear, obgleich es wünschenswert wäre, Linearität oder an­ nähernde Linearität zu schaffen, wie mit der durch­ gehenden Linie angegeben.

Insbesondere beim Auseinanderfahren bei geringen Kol­ bengeschwindigkeiten hat die Bremskraft geringere Werte als wünschenswert, wie das mit A _d angegeben ist. Bei hohen Kolbengeschwindigkeiten steigen die Brems­ kräfte über die erwünschten Werte hinaus an, wie unter B _d gezeigt, und setzen sich bei hohen Kolbengeschwin­ digkeiten - einen linearen Weg annehmend - fort. Der Abschnitt A _d der charakteristischen Kurve ist bei geringen Kolbengeschwindigkeiten Folge des sehr gerin­ gen Abbremsens der Flüssigkeit durch "Minimum-Durch­ fluß"-Durchlässe, welche aus peripheren Ausschnitten in einer der Verschlußscheiben bestehen. Der Abschnitt B _d der charakteristischen Kurve ist hingegen Folge der Tatsache, daß bei Anstieg der Kolbengeschwindigkeit die Abbremsung, die durch den Fluß der Flüssigkeit durch die "Minimum-Durchfluß"-Durchlässe ausgeübt wird, sehr stark ansteigt und über die Grenze der Linearität hinaus­ geht, bis der Verschluß anfängt, sich zu öffnen und die Abbremsung auf die lineare Charakteristik zurück­ bringt.

Beim Zusammenfahren des Stoßdämpfers führt der mit dem Ventilkörper verbundene Verschluß zu völlig ähnlichen Erscheinungen. Auf diese Weise korrespondieren die Ab­ schnitte A _c und B _c des Diagramms beim Zusammenfahren mit den entsprechenden Abschnitten A _d und B _d beim Aus­ einanderfahren.

In der DE-PS 9 30 068 ist ein Ventil für einen Schwingungs­ dämpfer beschrieben. Durch die besondere Konstruktion des Ventils soll erreicht werden, daß der Zusammenhang zwi­ schen Kraft und Geschwindigkeit möglichst gleichmäßig bzw. linear ist. Dazu ist vorgesehen, daß die Ringscheiben, die die Druckmitteldurchlässe abdecken, bei geringerer Kolbenge­ schwindigkeit gegen einen vertieften Bereich der Ventil­ hülse verbogen werden und daß bei größerer Kolbengeschwin­ digkeit die Ventilhülse gegen die Kraft einer Feder ver­ schoben wird. Die Ringscheibe, die an ihrem Innenrand am Ventilkörper eingeklemmt ist, folgt dabei unter weiterer Verbiegung der Bewegung der Ventilhülse.

Dadurch wird die Ventilscheibe stark belastet, da sie er­ heblichen Biegekräften ausgesetzt ist. Des weiteren kann die Ventilscheibe der Bewegung der Ventilhülse bei größe­ rer Kolbengeschwindigkeit, d. h. bei großen Durchflußmen­ gen, nicht vollständig folgen und daß in diesem Geschwin­ digkeitsbereich Abweichungen von der Gleichmäßigkeit des Zusammenhangs zwischen Kraft und Geschwindigkeit zu erwar­ ten sind.

Dies gilt aber nicht nur für den Bereich großer Geschwin­ digkeiten, sondern auch für den Bereich kleinerer Ge­ schwindigkeiten, da die vorgeschlagene Ausgestaltung des vertieften Bereichs der Ventilhülse nur einen begrenzten Öffnungswinkel zuläßt.

Aus der DE-PS 10 83 602 ist eine Ventilhülse bekannt, die zusammen mit einer Ringscheibe längsverschiebbar ist, je­ doch ist gemäß der Funktion dieses Stoßdämpfers kein Ar­ beitsbereich vorgesehen, bei welchem die Ringscheibe durchgebogen wird. Auch dieser Stoßdämpfer besitzt keine gleichmäßig Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie, da sich nach dem Verschieben der Ringscheibe der Dämpfungsquerschnitt schlagartig vergrößert.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, über den ge­ samten Geschwindigkeitsbereich eine bessere Anpassung der Kraft-Geschwindigkeitscharakteristik an den gleichmäßigen bzw. linearen Zusammenhang zu erreichen, als dies durch die Konstruktionsmittel, die durch den Stand der Technik offenbart sind, möglich ist. Des weiteren sollen die Bau­ elemente leicht herzustellen sein und eine hohe Betriebs­ sicherheit aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringscheibe zusammen mit der Ventilhülse längsverschiebbar ist und daß der Übergang vom erhabenen zum vertieften Be­ reich der Ventilhülse stufig ausgebildet ist.

Dank dieser Lösung ist es möglich, die "Minimum-Durch­ fluß"-Durchlässe des Kolbenverschlusses und/oder des Ventilkörpers so zu dimensionieren, daß die Buckel A _d und/oder A _c des Diagramms der Fig. 1 beseitigt wer­ den und auf diese Weise auch die Dicke der in Frage stehenden Scheiben des Verschlusses so dimensioniert werden können, daß die Buckel B _d und/oder B _c beseitigt werden, wodurch die Charakteristik des Stoßdämpfers linearisiert oder reguliert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines nicht beschrän­ kenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das oben erwähnte Diagramm, welches die Brems­ kraft K _f in Abhängigkeit von der Geschwindig­ keit V des Kolbens eines Stoßdämpfers zeigt,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Explosionszeichnung der Bestandteile des Kolbens des Stoßdämpfers,

Fig. 4 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab des Kolbens und des mit ihm verbundenen Ventil­ elements,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Variante der gleitenden Kappe und

Fig. 6 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab des Endabschnitts des Stoßdämpfers, welcher den Ventilkörper umfaßt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßt ein hydraulischer Stoßdämpfer zwei koaxiale Zylinder, einen äußeren, mit 10 bezeichneten, und einen inneren, der mit 12 bezeich­ net ist. An einem Ende sind die beiden Zylinder 10, 12 von einem gemeinsamen Kopf (nicht dargestellt) ver­ schlossen.

Der äußere Zylinder 10 ist an seinem anderen Ende von einem Bodenteil 14 und der innere Zylinder 12 ist an seinem anderen Ende von einem Ventilkörper 16 verschlos­ sen, welcher der Endkappe gegenüberliegt und mit ihr einen Bodenraum 18 begrenzt, der mit dem Zwischenraum 20 zwischen den beiden Zylindern 10 und 12 in Ver­ bindung steht.

Innerhalb des inneren Zylinders 12 gleitet ein Kolben 22, der einen Dichtring 24 aufweist.

Innerhalb des Kolbens 22 erstreckt sich in der Mitte der Schaft einer Stange 28, welche abgedichtet durch den Kopf hindurchgeht.

Der Kolben 22 unterteilt den inneren Zylinder 12 in eine erste veränderbare Arbeitskammer 30 auf der Seite des Kopfes und eine zweite veränderbare Arbeits­ kammer 32 auf der Seite des Ventilkörpers 16.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 sowie auch auf die Fig. 2 weist der Kolben 22 einen ersten, radial äußeren Ring von axialen Durchlässen 33 auf, die von einem Verschluß gesteuert werden, welcher aus einer festen, ringförmigen Scheibe 34 besteht, die an einer Muffe 36 entlanggleitet, welche den Schaft 26 umgibt und von einer Sternfeder 38 gehalten ist, welche an ihrer anderen Seite an einer festen Scheibe 40 abge­ stützt ist, die an der Stange 28 befestigt ist. Der Verschluß 34 ermöglicht in konventioneller Weise den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit durch die Durchlässe 33 der zweiten Kammer 32 zur ersten Kammer 30, wenn der Stoßdämpfer zusammengepreßt wird, d. h., wenn sich der Kolben 22 dem Ventilkörper 16 nähert.

Im Kolben 22 ist ein zweiter, radial innerer Ring von gedrosselten Durchlässen 42 für den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit in die umgekehrte Richtung während der Auseinanderbewegung des Stoß­ dämpfers vorhanden. Die Durchlässe 42 münden in eine ringförmige Einlaßöffnung 44, die von zwei kon­ zentrischen, ringförmigen Rippen 46 begrenzt ist, welche als Ventilsitz dienen. Ein aus zwei Scheiben 48 a und 48 b bestehendes Paket 48 aus ringförmigen Scheiben wirkt in der gezeigten Ausführungsform als ein Verschluß mit dem Ventilsitz 46 zusammen. Das Paket der beiden Scheiben 48 a und 48 b, welche elastisch verformbar sind, ist erfindungsgemäß zwischen der radial inneren ringförmigen Rippe 46 und dem flachen Kragen 50 angeordnet, welcher einen Teil einer Ventilhülse 52 bildet. Die Ventilhülse 52 ist gleitend be­ wegbar an einem Kern angeordnet, der aus einer Muffe 53 besteht, die außerdem den Schaft 26 der Stange 28 umgibt. Die Ventilhülse 52 hat einen tieferen Bereich, der aus einer ringförmigen radialen Fläche 54 besteht, welche sich zwischen dem flachen Kragen 50 und der äußeren Kante der Ventilhülse erstreckt. Wie ersichtlich, können sich die beiden Scheiben 48 a und 48 b aufgrund der tieferen Fläche 54 verformen, so daß die hydrau­ lische Flüssigkeit in die zweite Kammer 32 gelangen kann. Die Ventilhülse 52 wird von einer schraubenförmigen Druckfeder 56 beaufschlagt, welche auf ihrer anderen Seite an einer Kappe 58 anliegt, die auf einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt 60 des Schafts 26 geschraubt ist und gleichzeitig die Muffe 53 zwischen sich selbst und dem Kolben 22 einklemmt.

Die Scheibe 48 a, welche dem Ventilsitz 46 am nächsten liegt, hat mindestens einen peripheren Abschnitt 62 und die direkt angrenzende Scheibe 48 b einen Durch­ messer, der gleich dem oder größer als der Scheibe 48 a ist, so daß in konventioneller Weise ein laminarer Fluß von hydraulischer Flüssigkeit erfolgt, selbst wenn die Ringscheibe 48 am Sitz 46 anliegt.

Die Biegsamkeit des Pakets Scheiben 48 ist so aus­ gewählt, daß für geringe Geschwindigkeiten des Kolbens 22 in Richtung der Ausfahrbewegung des Stoßdämpfers ein vorbestimmtes Maß an Biegung erfolgt, das der Höhe des Kragens 50 im Verhältnis zur tieferen Fläche 54 entspricht, bevor genügend Druck in den Durchlässen 42 aufgebaut ist, um die Kraft der schraubenförmigen Feder zu überwinden.

Bei geeigneter Wahl der Form der Ausschnitte 62 der Scheibe 48 a (oder der Zahl der Ausschnitte), der Biegsamkeit des Pakets von Scheiben 48 (Dicke und Anzahl der Scheiben, die mehr als zwei oder auch nur eine sein kann), die Höhe des Kragens 50 und der Kraft der Feder 56 ist es möglich, eine Linearität des Diagramms in Fig. 1 zu erzielen unter Beseitigung der "Buckel" A _d und B _d .

Darüber hinaus ist es möglich, ein normales Diagramm zu schaffen, welches von eine geraden Linie abweicht. Wie in Fig. 1 mit der strichpunktierten Linie C _d ge­ zeigt, ist es durch weitere Drosselung der Durchlässe 42 möglich, eine Anstiegrate der Bremskraft K _f ent­ sprechend einem Exponenten zu schaffen, der größer als Eins ist. Auf der anderen Seite kann bei ansteigender Kraft der Feder 56 eine Exponential-Kennlinie der Bremskraft K _f geschaffen werden, die abhängig von der Geschwindigkeit V ist, mit einem Exponenten, der kleiner als Eins ist, wie das die strichpunktierte Linie D _d zeigt.

Die ringförmige Form des erhabenen Kragens 50 der Ventilhülse 52 ist nicht die einzig mögliche Form. Tatsächlich ist für den Zweck der Erfindung die Verformbarkeit nur einiger bestimmter peripherer Flächen des Ver­ schlusses 48 ausreichend. Wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt, kann als Variante eine Ventilhülse 152 mit einer erhabenen Rippe 159 verwendet werden, die die Gestalt eines Streifens hat, der sich diametral über die gesamte Breite der Kappe als erhabener Bereich erstreckt, und ein Paar radialer Flächen 154 in Form von Kreissegmenten, welche sich an die erhabene Rippe 150 seitlich anschließen und zwei sich gegen­ über angeordnete tiefere Bereiche bilden. In diesem Fall unterliegt die Scheibe oder das Paket von Schei­ ben, die den Verschluß bildet bzw. bilden, einer Biegung in diametral gegenüberliegenden Richtungen.

Bezug nehmend auf die Fig. 6 und 2 ist der Ventil­ körper 16 versehen mit einem äußeren Ring von Durch­ lässen 64 für den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit vom Zwischenraum 20 über den Bodenraum 18 zur zweiten Kammer 32 während der Ausfahrbewegung des Stoßdämpfers. Die Durchlässe 64 werden von einem be­ festigten Scheibenverschluß gesteuert, der dem Verschluß 34 völlig ähnlich ist und zur gleitenden Bewegung entlang einer mittigen Nabe 68 des Ventil­ körpers 16 montiert ist. Der Verschluß 66 ist von einer Sternfeder 77 gehalten, die der Feder 38 völlig ähnlich ist und mit ihrer anderen Seite an einer ring­ förmigen Scheibe 72 abgestützt ist. Die Sternfeder 70 und die Scheibe 72 sind mittels einer Mutter 74 auf auf einer Achse 76 gehalten, der sich durch die Mitte des Ventilkörpers 16 erstreckt.

Der Ventilkörper 16 hat weiter einen radial inneren Ring gedrosselter Durchlässe 78 für den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit von der zweiten Kammer 32 in den Bodenraum 18 und von dort in den Zwischen­ raum 20, während der Stoßdämpfer zusammengepreßt wird. Die Durchlässe 78 werden von einem Verschluß 90 ge­ regelt, der eine oder mehrere bewegliche Scheiben um­ faßt, die den Scheiben 48 a und 48 b völlig ähnlich sind und mit dem Ventilsitz zusammenwirken, der aus zwei konzentrischen, ringförmigen Rippen 92 des Körpers 16 besteht, die den Rippen 46 völlig ähnlich sind.

Mit dem Verschluß 90 wirkt eine den Ventilhülsen 52 (oder 152) völlig ähnliche Ventilhülse 94 zusammen, welche zur gleitenden Bewegung entlang der Achse 76 angeordnet ist und von einer schraubenförmigen Druckfeder 96 gehalten ist. Letztere ist mit ihrer Rückseite am Kopf 98 der Achse 76 abgestützt.

Der Verschluß 90 mit einer Scheibe oder ringförmigen, flexiblen Scheiben, die entsprechende Ventilhülse 94 und die schraubenförmige Feder 96 haben die gleiche Funktion wie die ähnlichen Elemente 48, 52 und 56, die an dem Kolben 22 angeordnet sind, jedoch, während­ dessen der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, d. h. bei Auswahl geeigneter Biegsamkeit des Verschlusses 90, der Höhe des erhabenen Abschnitts der gleitenden Ventilhülse 94 und der Kraft der Feder 96 ist es möglich, die "Buckel" A _c und B _c im Diagramm der Fig. 1 zu beseitigen. Durch Drosseln der Durchlässe 78 kann auch eine Exponential-Kurve geschaffen werden, wie sie durch die strichpunktierte Linie C _c angezeigt ist, und durch Anstieg der Kraft der Feder 96 kann eine Exponential-Kurve geschaffen werden, wie sie durch die strichpunktierte Linie D _c angegeben ist.

Claims (3)

1. Ventil für einen Schwingungsdämpfer mit einem Ven­ tilkörper, an dem elastisch verformbare Ringscheiben vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ventilsitzen zusammenwirken, die die Mündungen von Durchlässen im Ventilkörper für das Dämpfmittel verschließen, wobei die Durchlässe im Ventilkörper von mindestens einer Ringscheibe verschlossen sind, und wobei eine Schrau­ benfeder zwischen einer Kappe, die am Ventilkörper befestigt ist, und einer längsverschiebbaren Ventil­ hülse angeordnet ist, wobei die Ventilhülse gegen die Ringscheibe vorgespannt ist, und wobei die Flä­ che der Ventilhülse, die der Ringscheibe zugewandt ist, einen radial innenliegenden, erhabenen, an der Ringscheibe anliegenden Bereich und mindestens einen in axialer Richtung vertieften, peripheren Bereich aufweist, der der radial äußeren Partie der Ring­ scheibe eine Verformung gestattet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringscheibe (48, 90) zusammen mit der Ventilhülse (52, 152, 94) längsver­ schiebbar ist und daß der Übergang vom erhabenen Be­ reich (50, 150) zum vertieften Bereich (54, 154) der Ventilhülse (52, 152, 94) stufig ausgebildet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erhabene Bereich der Ven­ tilhülse (52) durch einen flachen, nach oben hervor­ stehenden Kragen (50) gebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erhabene Bereich (150) der Ventilhülse (152) durch eine, sich diametral über die gesamte Breite der Ventilhülse erstreckende Rippe gebildet ist.