DE69724307T2 - Ventil für Einzelrohrdämpfer - Google Patents
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Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einrohr-Dämpferventil.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Ein Typ bekannter Kolbenventilanordnungen umfasst eine einzelne ringförmige Einscheibe, welche im Wesentlichen die Strömungsdurchgänge durch den Kolben verschließt, wenn sie sich in einem nicht verformten Zustand befindet. Während eines Verdichtungshubs des Dämpfers, wenn sich der Druck in der Verdichtungskammer erhöht, verformt sich die Einscheibe an ihrem äußeren Randgebiet, womit sie einen Strömungsweg durch den Kolben öffnet und eine Dämpfungskraft bereitstellt, welche gegen die Strömung von Fluid durch den Kolben wirkt. Während eines Ausdehnungshubs, wenn sich der Druck in der Ausdehnungskammer aufbaut, verformt sich die Einscheibe an ihrem inneren Umfang, wobei sie einen Strömungskanal durch den Kolben öffnet und eine Dämpfungskraft bereitstellt, welche gegen die Strömung von Fluid durch den Kolben wirkt. Die Größe der bereitgestellten Dämpfungskraft wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, einschließlich der inhärenten Eigenschaften der Einscheibe, der Verformung zu widerstehen, und das Ausmaß, in welchem sich die Einscheibe verformt. Anscheinend resultieren kleinere Variationen in den spezifischen Konstruktionsmerkmalen solcher Kolbenventilanordnungen in beträchtlichen Veränderungen der Leistungseigenschaften der Dämpferanordnung insgesamt. In herkömmlicher Weise konstruierte Ventilanordnungen des Einscheibentyps können unter einer aggressiven Belastungssituation in einen verformten Zustand nachgeben, weicher permanent sein kann, was die eingebauten Leistungsmerkmale der Dämpferanordnung wesentlich verändert. Die US-A-3845782 offenbart ein Kolbenventil mit Einscheiben, die an ihrem inneren und äußeren Umfang getragen werden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aufhängungsdämpfer mit einer Kolbenventilanordnung des Einscheibentyps bereitgestellt, die in der Lage ist, mit einem größeren Ausmaß an Vorbelastung zu arbeiten, als in herkömmlicher Weise möglich ist, und welche einen höheren Grad an Scheibenverformung als herkömmliche Ventilkonstruktionen vorsieht.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Einrohr-Stossdämpferventil gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
- Gemäß einem bevorzugten Betriebsmodus wird die Einscheibe während Verdichtungs- und Ausdehnungshüben des Kolbens an ihrem inneren Randgebiet bzw. äußeren Randgebiet getragen, und wirkt in gewisser Weise wie ein freitragendes Element. Da entdeckt wurde, dass die Fluidkraft, die auf die Einscheibe aufgebracht wird, eine Tendenz erzeugt, die Einscheibe zu verbiegen, wenn sie ungleichmäßig getragen wird, werden durch die vorliegende Erfindung Verdichtungs- und Ausdehnungs-Scheibenanschläge vorgesehen, welche die Einscheibe gleichmäßig kontaktieren, so dass sie für alle Lastbedingungen im Wesentlichen flach bleibt. Da die starren Verdichtungs- und Ausdehnungs-Anschläge für einen Halt der Einscheibe sorgen, wird eine plastische Verformung des Elementes verhindert.
- In einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die Verdichtungs-Anschlagfläche in ihrer Orientierung relativ zu der Ausdehnungs-Anschlagfläche im Wesentlichen parallel.
- In einem weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird bei einer maximalen zur Verdichtung ausgelenkten Stellung eines Einrohr-Dämpferventils während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers das Einscheiben-Ventilelement an seinem inneren Umfang von der Lagerscheibe getragen und im Wesentlichen gleichmäßig an der Verdichtungs-Anschlagfläche getragen, welche in einer linearen Orientierung sich von dem äußeren niedrigeren Durchmesser der Lagerscheibe erstreckend angeordnet ist.
- Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst eine Führungsscheibe mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Vorsprüngen mit Abständen neben den Vorsprüngen. Die Führungsscheibe wird um die Kolbenstange herum getragen, so dass die Vorsprünge den inneren Umfang des Einscheiben-Ventilelementes während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers führen, wodurch das Einscheiben-Ventilelement in einem zentrierten Zustand innerhalb des Kolbenkörpers gehalten wird und die Abstände einen offenen Bereich für eine Fluidströ- mung an demn inneren Umfang des Einscheiben-Ventilelementes vorbei bereitstellen.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1A ist eine fragmentarische Querschnittansicht des Kolbenbereichs eines Dämpfers allgemein durch die Ebene, die in1B durch die Linie 1A bezeichnet wird. -
1B ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht des Ventilbereichs eines Kolbens. -
2 ist eine fragmentarische Querschnittansicht des Kolbenbereichs des Dämpfers von1 , gezeigt in einem Verdichtungshub. -
3 ist eine fragmentarische Querschnittansicht des Aufhängungsdämpfers von1 , gezeigt in einem Ausdehnungshub. -
4 ist eine detaillierte Veranschaulichung des Einscheiben-Ventilelement-Bereichs des Dämpfers von1 . - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird in
1A der Kolbenbereich eines Dämpfers innerhalb der Anordnung mit10 bezeichnet. Der Dämpfer10 ist als ein Dämpfer vom Einrohr-Typ ausgeführt und umfasst ein Zylinderrohr12 . Eine Kolbenanordnung14 wird gleitend und dicht in dem Zylinderrohr12 getragen, wobei sie den Innenraum desselben in eine Verdichtungskammer16 und eine Ausdehnungskammer18 unterteilt. - Die Kolbenanordnung
14 ist sicher mit einem "heruntergedrehten" Abschnitt21 der Kolbenstange20 verbunden und wird daran durch eine Mutter22 gehalten, welche an einem Gewindeabschnitt23 gesichert ist. Die Kolbenstange20 erstreckt sich durch die Ausdehnungskammer18 und tritt aus dem Zylinderrohr12 zur Befestigung an der Karosserie eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) aus. - Das Zylinderrohr
12 ist in herkömmlicher Weise zur Verbindung mit der Radanordnung (nicht dargestellt), welche zu dem Fahrzeug gehört, angepasst, und daher bewegt sich die Kolbenanordnung14 in Ansprechen auf die relative Bewegung zwischen der Radanordnung und dem Fahrzeug innerhalb des Zylinderrohres12 hin und her. Ein kombiniertes Lager- und Dichtungselement24 aus einem Material mit niedriger Reibung wird durch die Kolbenanordnung14 getragen und sorgt für einen passenden Eingriff mit dem Zylinderrohr12 . - Die Kolbenanordnung
14 umfasst einen Kolbenkörper26 mit einem zylindrischen Kolbenmantel28 . Eine Reihe von Durchgängen, für welche der Durchgang30 repräsentativ ist, ist um den Kolbenkörper26 herum verteilt und erstrecken sich durch denselben. Der Kolbenkörper26 bildet einen Hohlraum32 , welcher radial durch den Kolbenmantel28 begrenzt wird und welcher zu der Ausdehnungskammer18 hin offen ist. Die Kolbenventilanordnung34 wird innerhalb des Hohlraums32 getragen und ist zwischen der ringförmigen Schulter25 der Kolbenstange20 und dem Kolbenkörper26 gesichert. - Die Ventilanordnung
34 umfasst eine Halterung39 , welche auf den heruntergedrehten Abschnitt21 in Kombination mit einem Abstandshalterring37 aufgepresst ist, der die Halterung39 in einem geeigneten Abstand weg von dem Kolbenkörper26 in Stellung bringt. Eine Lagerscheibe38 und eine Zentrierscheibe35 werden an Schenkeln der Halterung39 getragen, für welche der Schenkel45 repräsentativ ist. Eine Führungsscheibe33 passt auf den heruntergedrehten Abschnitt21 gegen die Zentrierscheibe35 und wird durch die Schenkel45 gehalten. Ein ringförmiger Abstandshalter36 ist auf den heruntergedrehten Abschnitt21 gegen die Führungsscheibe33 aufgepresst, wodurch die Ventilanordnung34 zwi schen der ringförmigen Schulter25 und dem Kolbenkörper26 gesichert wird. - Ein ringförmiges Ventilelement aus Federstahl, das als Einscheibe
40 bezeichnet wird, wird zwischen der Lagerscheibe38 und dem ringförmigen Lager42 , welches ein integraler Teil des Kolbenkörpers26 ist, getragen. Auf Grund der federartigen Natur der Einscheibe40 ist ihr innerer Umfang47 gegen die Lagerscheibe38 vorgespannt und ihr äußerer Umfang48 ist gegen das ringförmige Lager42 vorgespannt. - Die Führungsscheibe
33 ist in größerem Detail in1B dargestellt. Die Öffnung53 gestattet es, dass die Führungsscheibe33 lose über dem heruntergedrehten Abschnitt21 der Stange20 aufgenommen werden kann. Die Öffnung55 nimmt den Schenkel45 der Halterung39 auf. Die vier sich radial erstreckenden Vorsprünge56 –59 führen die Einscheibe40 , wenn sie sich während eines Ausdehnungshubes des Dämpfers10 verformt, um eine zentrierte Orientierung innerhalb der Kolbenanordnung14 aufrecht zu erhalten. Die vier Räume61 –64 um die Außenseite der Führungsscheibe33 herum sorgen für einen durchgängig offenen Bereich für Flüssigkeitsströmung um den inneren Durchmesser der Einscheibe40 herum. - Unter Bezugnahme auf
2 wird die Hin- und Herbewegung der Kolbenanordnung14 in dem Zylinderrohr12 in der Verdichtungsrichtung dargestellt. Es wird eine Erhöhung des Druckes in der Verdichtungskammer16 erzeugt, wobei die Einscheibe40 in die offene Stellung springt und ein ausreichend großer Strömungskanal durch die Kolbenanordnung14 zwischen der Verdichtungskammer16 und der Ausdehnungskammer18 entsteht, der eine Strömung von Fluid dort durch gestattet. Dies sorgt für eine Kompensation des Fluids in die Ausdehnungskammer18 hinein, welche in ihrer Größe auf Grund des Verdichtungshubes der Kolbenanordnung14 innerhalb des Zylinderrohres12 zunimmt. Der äußere Umfang48 der Einscheibe40 trennt sich von dem ringförmigen Lager42 , wobei der innere Umfang47 auf der Lagerscheibe38 getragen bleibt. - Die Einscheibe
40 kann bis zu der dargestellten maximalen Bewegungsstellung verformt werden, in welcher die Einscheibe40 in einer im Wesentlichen flachen Orientierung gegen die Verdichtungs-Anschlagfläche51 der Halterung39 angeordnet ist. Die Verdichtungs-Anschlagfläche51 ist so orientiert, dass die Einscheibe40 gleichmäßig mit derselben zusammenpasst, wobei der innere Umfang47 in einer in einem Abstand von der Halterung39 an dem ringförmigen Lager42 weg angeordneten Stellung getragen wird. - Während der Verformungsbewegung der Einscheibe
40 bewegt sich der äußere Umfang48 durch einen Bogen zwischen dem ringförmigen Lager42 und der Verdichtungs-Anschlagfläche51 . Eine ungleichmäßig getragene Verformung der Einscheibe40 würde verursachen, dass die Länge derselben zwischen dem inneren Umfang47 und dem äußeren Umfang48 sich in Ansprechen auf den Fluiddruck, der darauf aufgebracht wird, verbiegt. Um unterhalb maximaler Belastungsniveaus in der Einscheibe40 zu bleiben, ist der Verformungsabstand zwischen dem ringförmigen Lager42 und der Verdichtungs-Anschlagfläche51 in herkömmlichen Dämpferanordnungen begrenzt. - Das Vorsehen der gleichmäßig flachen Verdichtungs-Anschlagfläche
51 der vorliegenden Erfindung erlaubt eine Erhöhung des zulässigen Verformungsabstandes zwischen dem ringförmigen Lager42 und der Verdichtungs-Anschlagfläche51 , ohne das maximale Belastungsniveau der Einscheibe40 zu überschreiten. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass während der Verformungsbewegung der Einscheibe40 diese einfach an ihrem inneren Umfang47 getragen wird und sich daher linear verformt. Die lineare Verformung wird durch den gleichmäßigen Halt, der durch die Verdichtungs-Anschlagfläche51 vorgesehen wird, aufrecht erhalten, welche so konstruiert ist, dass sie mit der Einscheibe40 zusammenpasst, ohne der Einscheibe40 eine gekrümmte Verformung zu verleihen. - Unter Bezugnahme auf
3 wird der Dämpfer10 gezeigt, wenn die Kolbenanordnung14 sich in eine Ausdehnungsrichtung innerhalb des Zylinderrohres12 bewegt. Eine Erhöhung des Drucks in der Ausdehnungskammer18 veranlasst den inneren Umfang47 der Einscheibe40 , sich nach unten zu verformen, wodurch ein Strömungsweg durch die Kolbenanordnung14 geöffnet wird. - Der Bereich der Einscheibe
40 benachbart zu dem Umfang48 wird von dem inneren Rand des ringförmigen Lagers42 getragen, und wird bei dem maximalen Ausmaß der Bewegung der Einscheibe40 gleichmäßig an der Ausdehnungs-Anschlagfläche52 des Kolbenkörpers26 getragen. Während der Verformung wird die Einscheibe40 einfach nahe ihres äußeren Umfangs48 getragen und verformt sich daher linear. Diese lineare Orientierung wird aufrecht erhalten, da sie mit der Verdichtungs-Anschlagfläche51 zusammenpasst. Die Gestalt der Anschlagfläche51 hält die Einscheibe40 in ihrem natürlich verformten Zustand und verhindert das Aufbringen von Belastungen auf die Einscheibe40 über das maximale Niveau der Materialfestigkeit hinaus. - Mittels des vorhergehenden Aufbaus, in welchem die Einscheibe
40 gut innerhalb den maximalen Belastungsgrenzen ihrer Konstruktion gehalten wird, wird ein Mittel bereitgestellt, um die Vorbelastung, die auf die Einscheibe40 aufgebracht wird, um das bis zu 2,5-fache gegenüber dem Ausmaß der Vorbelastung, das auf eine in herkömmlicher Weise konstruierte Einscheiben-Ventilelement-Anordnung aufgebracht werden kann, zu erhöhen. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass die gesamte Verdichtungsverformung, die durch die vorliegende Erfindung möglich gemacht wird, ohne die maximalen Belastungsniveaus der Einscheibe40 zu überschreiten, mehr als das Zweifache der mit in herkömmlicher Weise konstruierten Einscheiben-Anordnungen maximal zulässigen ist. - Unter Bezugnahme auf
4 wird das Verfahren zum Aufbringen einer Vorbelastung auf die Einscheibe40 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Niveau der Vorbelastung wird durch die Gleichung (D + A) – (C + B) bestimmt. In dieser Beziehung steht "D" für die Menge des Versatzes zwischen dem ringförmigen Lager42 und der Oberseite des Kolbenkörpers26 an seinem inneren Umfang27 ; "A" steht für die Dicke der Einscheibe40 ; "C" steht für die Dicke der Führungsscheibe33 und des ringförmigen Abstandshalters36 ; und "B" steht für die Dicke der Zentrierscheibe35 . Daher wird der innere Umfang47 der Einscheibe40 nach unten um einen Abstand, der durch die obige Gleichung definiert wird, unterhalb des äußeren Umfangs48 der Einscheibe40 verformt. Mit dem Ausmaß der Vorbelastung, die auf die Einscheibe40 mittels der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden kann, wird eine wesentlich größere Dämpfungskraft während eines Verdichtungshubs des Dämpfers10 bereitgestellt, als sie durch eine in herkömmlicher Weise konstruierte Ventilanordnung bereitgestellt werden könnte.
Claims (6)
- Einrohr-Dämpferventil (
34 ), umfassend einen Kolben (14 ) mit einem Kolbenkörper (26 ), der ein ringförmiges Lager (42 ) besitzt, eine Kolbenstange (20 ), die mit dem Kolbenkörper (26 ) verbunden ist, eine Halterung (39 ), eine Lagerscheibe (38 ), die um die Kolbenstange (20 ) herum nahe der Halterung (39 ) getragen ist; und ein bidirektionales Einscheiben-Ventilelement (40 ) mit einem inneren Umfang (47 ), der von der Lagerscheibe (38 ) getragen wird, und einem äußeren Umfang (48 ) der von dem ringförmigen Lager (42 ) in einem Ruhezustand getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (26 ) eine Ausdehnungs-Anschlagfläche (52 ) für das gleichmäßige Tragen des Einscheiben-Ventilelementes besitzt, die Halterung (39 ) eine Verdichtungs-Anschlagfläche (51 ) für das gleichmäßige Tragen des Einscheiben-Ventilelementes besitzt, worin während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers (26 ) das Einscheiben-Ventilelement (40 ) in eine maximale zur Verdichtung ausgelenkte Stellung beweglich ist, in der es gleichmäßig von der Verdichtungs-Anschlagfläche (51 ) getragen wird, und worin während eines Ausdehnungshubes des Kolbenkörpers (26 ) das Einscheiben-Ventilelement (40 ) in eine maximale zur Ausdehnung ausgelenkte Stellung beweglich ist, in der es gleichmäßig von der Ausdehnungs-Anschlagfläche (52 ) getragen wird. - Einrohr-Dämpferventil nach Anspruch 1, worin die Verdichtungs-Anschlagfläche im Wesentlichen parallel in ihrer Orientierung relativ zu der Ausdehnungs-Anschlagfläche ist.
- Einrohr-Dämpferventil nach Anspruch 1, worin in einer maximalen zur Verdichtung ausgelenkten Stellung während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers das Einscheiben-Ventilelement an seinem inneren Umfang von der Lagerscheibe getragen wird und im Wesentlichen gleichmäßig an der Verdichtungs-Anschlagfläche getragen wird, welche in einer linearen Orientierung sich von der Lagerscheibe erstreckend angeordnet ist.
- Einrohr-Dämpferventil nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Führungsscheibe (
33 ) mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Vorsprüngen (56 –59 ) mit Räumen (61 –64 ) neben den Vorsprüngen, wobei die Führungsscheibe um die Kolbenstange herum getragen wird, so dass die Vorsprünge den inneren Umfang des Einscheiben-Ventilelementes während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers führen, wodurch das Einscheiben-Ventilelement in einem zentrierten Zustand innerhalb des Kolbenkörpers gehalten wird und die Räume einen offenen Bereich für eine Fluidströmung an dem inneren Umfang des Einscheiben-Ventilelementes vorbei bereitstellen. - Einrohr-Dämpferventil nach Anspruch 1, worin die Kolbenstange. eine ringförmige Schulter (
25 ) umfasst, worin der Kolbenkörper einen zylindrischen Mantel (28 ) umfasst und eine Reihe von Durchgängen (30 ) besitzt, welche sich durch den Kolbenkörper erstrecken, und worin der Kolbenkörper einen Hohlraum (32 ) bildet, wel cher radial durch den Mantel begrenzt wird, worin das Einscheiben-Ventilelement innerhalb des Hohlraums getragen wird und zwischen der ringförmigen Schulter der Kolbenstange und dem Kolbenkörper gesichert wird und normalerweise im Wesentlichen die Reihe von Durchgängen verschließt, worin die Halterung eine Vielzahl von Schenkeln (45 ) besitzt, die in dem Hohlraum und um die Kolbenstange herum nahe der ringförmigen Schulter getragen werden; und des Weiteren mit einem Scheibenabstandhalter (37 ), der in dem Hohlraum und um die Kolbenstange herum getragen wird und die Halterung in einem Abstand von der ringförmigen Schulter weg positioniert; eine Zentrierscheibe (35 ), die in dem Hohlraum und um die Kolbenstange herum an den Schenkeln der Halterung neben der Zentrierscheibe getragen wird, wobei die Zentrierscheibe das Einscheiben-Ventilelement in einer zentrierten Stellung hält, und einen ringförmigen Abstandshalter (36 ), der in dem Hohlraum und um die Kolbenstange herum zwischen der Zentrierscheibe und dem Kolbenkörper getragen wird, so dass das Einscheiben-Ventilelement eine Vorbelastung trägt, indem es zwischen dem Kolbenkörper und der Lagerscheibe vorgespannt wird. - Einrohr-Dämpferventil nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Führungsscheibe (
33 ) mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Vorsprüngen (56 –59 ) mit Räumen (61 –64 ) neben den Vorsprüngen, wobei die Führungsscheibe um die Kolbenstange herum getragen wird, so dass die Vorsprünge den inneren Umfang des Einscheiben-Ventilelementes während eines Verdichtungshubes des Kolbenkörpers führen, wobei die Räume einen offenen Bereich für eine Fluidströmung an dem inneren Umfang vorbei be reitstellen, worin die Bewegung des Einscheiben-Ventilelementes durch die Verdichtungs-Anschlagfläche begrenzt wird und das Einscheiben-Ventilelement gleichmäßig an der Verdichtungs-Anschlagfläche getragen wird, und worin während eines Ausdehnungshubes des Kolbenkörpers die Bewegung des Einscheiben-Ventilelementes durch die Ausdehnungs-Anschlagfläche begrenzt wird und das Einscheiben-Ventilelement gleichmäßig an der Ausdehnungs-Anschlagfläche getragen wird.
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