DE3202721A1 - Druckstufenventil fuer hydropneumatische schwingungsdaempfer, insbesondere in zweirohrdaempfer einbaubares bodenventil - Google Patents

Description

• Druckstufenventil für hydropneumatischeSchwingungsdänipfer,
• insbesondere in Zweirohrdämpfer einbaubares Bodenventil.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckstufenventil für hydropneumatische Schwingungsdämpfer, insbesondere ein in als Kraftfahrzeug-Vorderachsbeine dienende'Zweirohrdämpfer zwischen deren Innen- und Außenzylinder einbaubares Bodenventil, das mit mindestens zwei in einer Ventilplatte vorhandenen, während der Druckstufe des Dämpfers von Dämpfungsflüssigkeit durchströmbaren Durchtritts.kanälen, den sogenannten Druckstufenkanälen, und mit mindestens einer deren Austrittsöffnungen gemeinsam abdeckenden, zentral eingespannten Ventilfederscheibe versehen ist.
• Druckstufenventile obiger Art werden bei hydrop,neumatischen Schwingungsdämpfern hauptsächlich zwischen deren Druckgasraum und dem Hubbereich des Arbeitskolbens eingebaut, um der bei dessen jeweiliger Einfahrbewegung zustandekommenden Dämpfungsflüssigkeitsverschiebung in Richtung zum Druckgasraum einen hinreichenden Durchströmungswiderstand entgegenzusetzen. Eine bekannte Einbauweise eines solchen Druckstufenventils bei Einrohrdämpfern geht z.'-B. aus der US-'PS 30 78 965 hervor. Noch größereBedeutung kommt solchen Druckstufenventilen zu, wenn sie als Bodenventil, wie z.. B. nach der US-PS 32 25 870, bei Zweirohrdämpfern verwendet' werden, die gegenüber Einrohrdämpfern den Vorteil haben, daß sie mit niedrigerer Druckgas-Füllung auskommen. Hier kommt es daher auf eine besonders wirksame Drosselung des während der jeweiligen Einfahrbewegungen der Kolbenstange auftretenden Flüssigkeitsdurchflusses im Bodenventil an. Daher wird hier jedenfalls das während der Druckstufe wirksame Ventil in aller Regel so eingestellt, daß es im Gegensatz.zur Saugstufe einen verhältnismäßig hohen Durchströmungswiderstand bietet, um auf diese Weise eine vollständige Füllung des Kolben-Hubbereichs zu gewährleisten. Darüber hinaus werden Druckstufenventile der eingangs erwähnten Gattung auch für die Arbeitskolben hydropneumatischer Schwingungsdämpfer verwendet, wie das z. B. aus der FR-PS 10 80 670 als bekannt hervorgeht.
• Bei den bekannten Druckstufenventilen, insbesondere bei den in Zweirohrdämpfern eingebauten Bodenventilen besteht nun aber der Nachteil, daß sie wegen der verhältnismäßig strammen Einstellung ihres während der Druckstufe wirksamen Ventilteiles die unangenehme Eigenschaft haben, bei sehr schnellen, stoßartig erfolgenden Einfahrbewegungen des Schwingungsdämpfers zu hart zu arbeiten, so daß die'Fahrstöße von den Schwingungsdämpfern zu stark auf das Fahrzeuginnere übertragen werden und dadurch den Fahrkomfort beeinträchtigen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckstufenventil für hydropneumatisc-he Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Bodenventil für Zweirohrdämpfer zu schaffen, das im Bereich normaler Einfahrbewegungen bzw. Kolbengeschwindigkeiten der in der Druckstufe zustandekommenden Dämpfungsflüssigkeitsverdrängung hinreichend großen Widerstand entgegensetzt, jedoch bei großen, insbesondere extrem schnellen Einfahrbewegungen, also bei Auftreten von Einfahr-Stößen, einen wesentlich schwächer ansteigenden Strömungswiderstand bietet und daher solche Einfahr-Stöße in ihrer Wirksamkeit zu mindern bzw. von den Fahrzeuginsassen abzuhalten erlaubt. Dies.e Aufgabe wird ausgehend von einem Drucks.tufenventil, insbesondere Bodenventil der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druck.stufenkanäle verschieden, große Wirkungsquer'schnitte besitze'nund auf verschiedenen Seiten des Einspannzentrums der Ventilfederscheibe'angeordnet sind, und daß hinter der Ventilfederscheibe in kurzem Abstand eine Anschlagscheibe vorgesehen ist, gegen die sich die dem Druckstufenkanal mit dem größeren Wirkungsquerschnitt-zugewandte, mit zunehmendem Druckaufbau sich zunächst allein zylindrisch abbieg.ende Seite der Ve'ntilfederscheibe anlegt, noch'bevor deren andere Seite sich von der Austritts:öffnung des deri kleineren Wirkungsquerschnitt besitzenden Druckstufenkanals abzuheben beginnt. Für die vorliegende'Erfindung ist somit wesentlich, daß es zumindest zwei Druckstufenkanäle oder Gruppen davon mit verschieden, großem Wirkungsquerschnitt gibt, die im Bezug auf das Einspannzentrum der Ventilfederscheibe'diagonal- gegenüberliegen. Auf diese Weise kommt es bei normalen Einfahrbewegungen des Schwingungsdämpfers lediglich zu einem zylindrischen Abbiegen der dem Druckstufenkanal mit dem größeren Wirkungsquerschnitt zugewandten Ventilfederscheibenseite, wodurch zugleich die andere Ventilfeder'scheibenseite umso stärker gegen ihre die Austrittsöffnung des Durchtritts.-kanals mit dem kleineren Wirkungsquerschnitt umgebende Sitzfläche gedrückt wird, mithin diese Austr.ittsöffnung im Bereich normaler Kolbeneinfahrgeschwindigkeiten geschlossen bleibt. Die Ventilfederscheibe beschreibt dabei gleichsam eine Art Kippbewegung um ihren verhältnismäßig kleinen zentralen Einspannbereich, wobei für den zunehmenden Anpreß'-druck auf der die Austrittsöffnung des kleineren Druckstufenkanals verschließenden Ventilfederscheibenseite offensichtlich die beim Abbiegen der anderen Ventilfedescheibenseite auftretenden Verformungsspannungen in der Federschéibe verantwortlich sind, die sich an deren schmalem zentralen Einspannbereich vorbei ungestört fortpflanzen können. Erst wenn bei entsprec.hend hohen Kolbeneinfahrgeschwindigkeiten die eine Ventilfederscheibenseite so stark abgebogen wird, daß sie an der rückwärtigen Anschlagscheibe zum Anschlag kommt, mithin die auftretenden Biegespannungen von der Anschlagscheibe aufgenommen werden und daher der Anpreßdruck an der gegenüberliegenden Ventilfederscheibenseite nicht mehr zunimmt, wird bei zunehmenden Kolbeneinfahrgeschwindigkeiten auch der Druckstufenkanal mit dem kleineren Wirkungsquerschnitt geöffnet, wodurch es zu einer entsprechenden Abflachung der Stromungswiderstandscharakteristik des Bodenventils und damit zu einem entsprechend weicheren Abfangen von Dämpfer-Einfahrstößen kommt.
• Vorteilhaft besteht der Druckstufenkanal mit dem groBeren Wirkungsquerschnitt aus mehreren Parallelkanälen und einem deren Austrittsöffnung miteinander verbindenden, bogenförmigen Flachkanal, wobei die Summe der Durchtrittsquerschnitte der einzelnen Parallelkanäle kleiner, jedoch der Durchtrittsquerschnitt des Flachkanals größer als der Durchtrittsquerschnitt des anderen Druckstufenkanals ist.
• Wie die Praxis gezeigt hat, ist es für Zweirohrdämpfer-Bodenventile von Vorteil, wenn drei Parallelkanäle vorhanden sind und der Durchtrittsquerschnitt des sie miteinander verbindenden bogenförmigen Flachkanals etwa viermal so groß wie der Durchtrittsquerschnitt des anderen Druckstufenkanals ist.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
• In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Druckstufenventils nach der Erfindung dargestellt,. und zwarin seiner besonderen Eignung als in einem hydropneumatischen Zweirohrdämpfer eingebautes Bodenventil.
• Dabei zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen mit dem neuen Bodenventil versehenen hydropneumatischen Zweirohrdämpfer, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Bodenventil und Fig. 3 eine Unteransicht auf die Ventilplatte'desBodenventils.
• Der abgebildete, hauptsächlich als-Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge bestimmte: hydropneumatisc'he 'Zweirohr-Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem die Kolbenstange 1 und den Arbeitskolben 2 enthaltenden, mit Dämpfungsflüssigkeit bzw. -öl gefüllten Innenzylinder 3 und dem letzeren konzentrisch mit Abstand umgebenden Außenzylinder 4. Die zwischen den beiden Zylindern vorhandene Ringkammer 5 ist im unteren Teil mit Dämpfungsflüssigkeit und im oberen Teil mit .Druckgas von etwa 5 bar gefüllt. -Das Innere des Innenzylinders 3 wird durch den mit in der Zug- und Druckstufe wirkenden Ventilen versehenen Arbeitskolben 2 in die obere Arbeitskammer 6 und die untere Arbeitskammer 7'unterteilt. Letztere ist über das generell mit 8 bezeichnete Bodenventil mit der im Außenzylinder 4 gelegenen Ringkammer 5 verbunden. Die oberen Enden des Innen- und Außenzylinders 3,.4 sind durch das generell mit 9 bezeichnete'Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt miteinander verbunden. Die'im vorliegenden Fall hohl ausgebildete Kolbenstange 1 ist über ihr oberes eingezogenes Befestigungsende 1' mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeuges zu verbinden, während das untere entsprechend ausgebildete Ende 4 des Außenzylinders 4 den Radachszapfen trägt. Im übrigen kann am Außenzylinder 4 noch ein nicht dargestellter Federteller für eine zwischen ihm und dem Fahrgestell anzuordnende Schraubendruckfeder vorhanden sei.n.
• Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt das Bodenventil 8 einen dem am unteren Ende des Innenzylinders 3 eingesetzten Ventilkörperring 10, der mit radiale Flüssigkeitsdurchlässe 11 zwischen sich'einschtieß'enden Füßen 12 versehen ist, die sich auf dem in das untere Ende des Außenrohres 4 eingeschweißten Boden 13 abstützen (Fig. 1). Der Ventilkörperring 10 ist mit einer ringförmigen Ventilsitzfläche 14 versehen, auf der die Ventilplatte'15 aufliegt. Sie wird durch die Führungsstege 10' am Ventilkörperring 10 zentrierend geführt.
• Die Ventilplatte 15 ist mit Druchtrittskanälen 16 einerseits und 17, 17' und 17'' andererseits versehen. Da diese Kanäle während der Druckstufe, also während der jeweiligen Einfahrbewegungen des Schwingungsdämpfers bzw. seiner Kolbenstange von Dämpfungsflüssigkeit durchströmt werden, handelt es sich'hier um die sogenannten Druckstufenkanäle. Die drei parallel zueinander verlaufenden Kanäle 17, 17', 17'' sind austrittsseitig durch einen auf der Unterseite der Ventilplatte 15 liegenden halbkreisbogenförmigen Flachkanal 18 miteinander verbunden. Die Parallelkanäle 17, 17', 17'' sowie der bogenförmige Flachkanal 18 bilden zusammen genommen einen Druckstufenkanal mit vergleichsweise großem Wirkungsquerschnitt, der auf der einen Seite der in der Ventilplatte 15 vorhandenen zentralen Bohrung 19 liegt, während der andere Druckstufenkanal 16 auf der anderen Seite'der Platte 15 liegt und einen langlochartigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Querschnitt besitzt. Der Durchtrittsquerschnitt dieses Druckstufenkanals 16 ist -etwas größer als die Summe der Durchtrittsquerschnitte der einzelnen Parallelkanäle 17, 17', 17'', jedoch wesentlich kleiner als der Durchflußquerschnitt des bogenförmigen Flachkanals 18, der nämlich etwa den vierfachen Querschnitt des Durchtrittskanals 16 besitzt.
• In der zentralen Bohrung 19 sitzt der Nietbolzen 20, der zur zentralen Einspannung der die Austrittsöffnungen der Kanäle 16, 17, 18 abdeckenden Ventilfederscheiben 21 sowie des Distanzringes 22 und der Anschlagscheibe 23 dient, die in kurzem Abstand hinter den Ventilfederscheiben 21 angeordnet ist und etwa den gleichen Ringscheibendurchmesser wie diese besitzt. Im Nietbolzen 20 kann sich gegebenenfalls auch noch ein kleiner permanenter Durchlaß befinden.
• Die mit ihrem Außenumfang auf dem ringförmigen Ventilsitz 14 aufruhende Ventilplatte 15 steht unter Wirkung einer an ihrer Oberseite angreifenden Spiraldruckfeder 24, die sich mit ihrem anderen Ende an einem mit Abstand oberhalb der Ventilplatte 15 am Ventilkörperring 10 befestigten ringförmigen Stützscheibe 25 abstützt. Diese besitzt einen nach unten abgebogenen Innenrand 25', der als oberer Begrenzungsanschlag für die Ventilplatte dient. Die Befestigung der Stützscheibe 25 erfolgt über eine am oberen Ende des Ventilkörperringes 10 innen gelegene Bördelnut 10'', in der die Stützscheibe 25 mit ihrem Außenumfang liegt.
• Im Bereich normaler Kolbenstangen-Einfahrgeschwindigkeiten wird durch die auf der Druckseite des Arbeitskolbens auftretenden Flüssigkeitsdrücke die Ventilf-ederscheibe 21-lediglich auf ihrer den Druckstufenkanälen 17, 17', 17'' und 18 zugewandten Seite von ihrem Sitz auf der Ventilplatte 15 nach unten abgebogen. Dieses Abbiegen ist zugleich mit einer entsprechenden Zunahme des Anpreßdrucks auf der anderen, den Druckstufenkanal 16 abdeckenden Ventilfederscheibenseite verbunden, und zwar dadurch, daß sich die Biegeverformungen der einen Ventilfederscheibenseite durch die nur in ihrem engen zentralen Bereich eingespannten Ventilfederscheiben auf deren andere Seite übertragen können. Im normalen Arbei.ts- bzw. Kolbengeschwindigkeitsbereich'öffnet daher lediglich die vorerwähnte, den Kanälen 17 - 18 zugeordnete Ventilfederscheibenseite. Kommt es dagegen bei etwaigen Aufprallstößen des betreffenden FahrzeUgrades zu sehr hohen Kolbenstangen-Einfahrgeschwindigkeiten bzw. -beschleunigungen, so legt sich dabei die die Kanalgruppe 17, 18 abdeckende Ventilfederscheibenseite, gegen die rücks.eitig vorhandene Anschlagscheibe 23, wodurch'es zu keinem weiterpen Anschlag der federseitigen Anpreßkraft auf der anderen Ventilf eders cheibense ite .mehr kommt, so daß dann auch diese andere,.den Durchtrittskanal 16 abdeckende Ventilfederscheibenseite abzubiegen beginnt, wodurch es zu einer entsprechenden Abflachung des Dämpfungskraftanstiegs in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit kommt,. mithin zu entsprechend weiterem Abfangen der Dämpfer-Einfahrstö.ße.
• Leerseite

Claims (7)

1. Patentansprüche Druckstufenventil für hydropneumatische Schwingungsdämpfer, insbesondere in als Kraftfahrzeug-Vorderachsbeine dienende Zweirohrdämpfer zwischen deren Innen- und Außenzylinder (3, 4)' einbaubares Bodenventil (8), das mit mindestens zwei in einer Ventilplatte (15) vorhandenen, während der Druckstufe des Dämpfers von Dämpfungsflüssigkeit durchströmbaren Durchtrittskanälen (16 - 18) , den sogenannten Druckstufenkanälen, und mit mindestens einer deren Austrittsöffnungen gemeinsam abdeckenden, zentral eingespannten Ventilfederscheibe (21) versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckstufenkanäle (16 - 18) verschieden große Wirkungsguerschnitte besitzen und auf verschiedenen Seiten des Einspannzentrums (19) der Ventilfederscheibe (21) angeordnet sind, und daß hinter der Ventilfederscheibe (21) in kurzem Abstand eine Anschl'agscheibe (23) vorgesehen ist, gegen die sich die dem Druckstufenkanal (18) mit dem größeren Wirkungsquerschnitt zugewandte, mit zunehmendem Druckaufbau sich zunächst abbiegende Seite der Ventilfederscheibe'(21) anlegt, noch bevor deren andere Seite sich von der Austrittsöffnung des den kleineren Wirkungsquerschnitt besitzenden Druckstufenkanals (16) abzuheben beginnt.
2. 2. Druckstufenventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z'e'i c h n e t, daß der Druckstufenkanal mit dem größeren Wirkungsquerschnitt aus mehreren Parallelkanälen' (17, 17', 17'') und einem deren Austrittsöffnungen miteinander verbindenden, bogenförmigen Flachkanal (18) besteht, wobei die'Summe der Durchtritts.-querschnitte der einzelnen Parallelkänäle (17, 17', 17'') kleiner, jedoch der Durchtrittsquerschnitt des Flachkanals (18) größer als der Durchtrittsquerschnittdes anderen Druckstufenkanals (16) ist.
3. 3. Druckstufenventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß drei Parallelkanäle (17, 17', 17'') vorhanden sind und der Durchtrittsquerschnitt des sie'mite.inander verbindenden bogenförmigen Flachkanals (18)- etwa viermal sogroß wie der Durch trittsquerschnitt des anderen Druckstufenkanals (16) ist.
4. 4. Druckstufenventil nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h'n e t, daß der Druckstufenkanal (16), der auf der den Parallelkanälen (17, 17', 17.'') und dem bogenförmigen Flachka'nal' (18) gegenüberliegenden Seite des Einspannzentrums (19) der Ventilfederscheibe (21)' angeordnet ist, einen kreisförmigen oder auch langlochartigen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Querschnitt besitzt.
5. 5. Druck.stufenventil nach'einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z'e i c h'n e t, daß die Ventilfederscheibe (21) und die letzterer im Durchmesser etwa entsprechende Anschlagscheibe (23) sowie ein zwischen ihnen vorhandener Distanzring (22) auf einem in der Ventilplatte (15)'zentral befestigten Verbindungsbolzen oder -niet' (20) sitzen.
6. 6. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k ein n z'e i c h'n e t, daß die Ventilplatte (15) mit ihrem Außenumfang auf dem ringförmigen Ventilsitz (14) eines in das untere Ende des Zweirohrdämpfer-Innenzylinders (3)einbaubaren Ventilkörperringes (10) aufruht und unter Wirkung ein-er an ihrer Oberseite angreifenden Spiraldruckfeder (24) steht, die sich mit ihrem anderen Ende an einer mit Abstand oberhalb der Ventilplatte (15) am Ventilkörperring (10) befestigten ringförmigen Stützscheibe' (25) abstützt, die einen nach unten abgebogenen, als oberer Begrenzungsanschlag für die Ventilplatte (1:5) dienenden Innenrand (25') besitzt.
7. 7. Bodenventil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z.e i c h n e t, daß die ringförmige Stützscheibe (25) mit:ihrem Außenumfang in einer am oberen Ende 'des Ventilkörperringes (10) innen gelegenen Bördelnut tl'O'') liegt.