SE0900543A1 - Tryckregulator för stötdämpare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 2 bestämd av regulatorarean. Detta innebär att öppningen sker abrupt vid en viss tryckskillnad över brickan bestämd av regulatorkraften Fr och de mothàllande krafterna, som exempelvis kan vara en mothàllande summakraft Fa skapad av något eller alla av fjäderkrafter Fs, pilotkrafter Fp och ytterligare flödes- och friktionskrafter Fq.

Sökanden har i tidigare konstruerade tryckregulatorer, publicerad i patent EP0942195 och schematiskt beskriven av figur 2, löst problemet med den abrupta tryckökningen genom att införa två seriella, med slaget varierbara, första och andra strypningar med en första d1” och en andra diameter d2” samt en med den första strypningen parallellt anordnad fast tredje strypning med en viss tredje diameter d3”. Dessa strypningars placeringar ger regulatorareor Ar1”, Ar2” på vilka två olika regulatortryck P1”, P2” verkar.

Den första regulatorarean Ar1” på vilket huvudtrycket P1" verkar är bestämd av diametern d1” och den andra regulatorarean Ar2” på vilken ett mellantryck P2” verkar bestäms av skillnaden mellan diametrarna d2” och d1”. Produkten av respektive regulatorarea och regulatortryck blir den öppnande regulatorkraften Fr.

Strömningsmotstàndet RS1”, RS2” genom den första och den andra strypningen bestäms av respektive strypnings gardinarea As1”, As2” gånger en flödeskoefficient Kq”. Den första och den andra gardinareans As1”, As2” storlek bestäms alltså av strypningarnas diametrar d1”, d2” gånger ventilens slag s och pi. Eftersom den tredje strypningen är fast och ej beroende av slaget bestäms flödet genom den tredje strypningen endast av dess area Af” vilken är bestämd den tredje diametern d3” enligt formeln Af" =pi/4*d3”2. Parallellkopplingen av den första och den tredje strypningen ger att strömningsmotståndet för respektive strypning kan adderas och kan benämnas ett första strömningsmotstånd RS1”+Rf”. Seriekopplingen mellan den andra strypningen med ett andra strömningsmotstånd Rs2” och de parallellkopplade strypningarna med det första strömningsmotständet 10 15 20 25 30 3 RS1”+Rf” medför en multiplikation av motstånden. Således kan det totala strypningsmotståndet beskrivas som: R"=(Rs1”+Rf")*Rs2"/((Rs1"+Rf")2+Rs2"2)°-5 Parallellkopplingen av den första och den tredje strypningens gardinareor/areor As1” och Af” innebär således att strömningsmotståndet hos de två parallellkopplade strypningarna blir RS1”+Rf”. Samma flöde q" strömmar genom dessa parallellkopplade strypningar som genom den andra strypningen As2”. Detta innebär att tryckfallet på grund av det första strömningsmotståndet Rs1”+Rf” är p1”- p2” och tryckfallet på grund av det andra strömningsmotståndet Rs2” är p2”.

Vid små flöden/slag - det vill säga då slaget s är noll eller nåra noll - är p1” lika med p2” och vid ökande flöden/slag minskar trycket p2” i förhållande till p1”. Minskningen sker därför att strömningsmotståndet Rs1”+Rf” blir mer dominant jämfört med Fls2” i sina beroenden av slaget s. Detta medför att ventilen både öppnar och stänger med en mjuk rörelse där öppnings- och stängningsverkan håller ner trycket i början av slaget för att sedan ge ökande tryck.

Denna mjuköppningslösning har dock nackdelar som t.ex. att geometrin är svår att variera, den är toleranskänslig och fungerar framför allt bara för strömningsriktning inifrån och ut det vill såga utesluter en dubbelverkande funktion. l denna patentansökan beskrivs således en stötdämparventil/tryckregulator med mjuköppning enligt en ny konstruktion som inte har dessa nackdelar och som dessutom kan användas i en mängd olika applikationer. 10 15 20 25 30 Uppfinningens syfte Föreliggande uppfinning avser en tryckregulator avsedd att användas i en stötdämparventil. Tryckregulatorn ska öppna med en mjukrörelse samtidigt som den ska vara lätt att anpassa till olika applikationer.

Uppfinningen avser även att skapa en tryckregulator med en robust konstruktion som är relativt okänslig för toleranser men som också ger större konstruktiv frihet till exempel i de fall då en dubbelverkande funktion eftersträvas.

Vidare syftar uppfinningen att skapa en tryckregulator som är enkel och billigt att både tillverka, montera och justera.

Sammanfattning av uppfinningen Den uppfinningsenliga tryckregulatorn år avsedd att justera trycket hos ett totalt dämpmedieflöde i en stötdämparventil mellan en uppströms och nedströms anordnad volym där ett första och ett tredje tryck råder.

Tryckregulatorn innefattar en första ställdel som rör sig axiellt med ett slag i förhållande till en sätesdel med en första sida innefattande minst ett första och ett andra säte. När ställdelen rör sig med ett axiellt slag i förhållande till sätesdelen skapas en med slaget varierande flödesöppning mellan delarna vilka är anordnade att strypa det totala dämpmedieflödet mellan den Det kännetecknande för uppfinningen är att sätesdelen innefattar minst två uppströms och nedströms anordnade volymen. som är parallella första och andra strypningar vars flödesstrypande förmåga bestäms av sätenas utformning. Sätesdelen innefattar även en med den andra strypningen seriellt anordnad fast tredje strypning. Den första och den andra strypningen varierar med slaget så att det genom den första strypningen går ett första dämpmedieflöde och genom den andra och den tredje strypningen går ett andra dämpmedieflöde där förhållandet mellan det första och det andra dämpmedieflödet ökar med ökat slag. 10 15 20 25 30 5 Det som skiljer denna mjuköppningslösning från tidigare känd teknik är att de olika strypningarna är anordnade i en annan följd vilket innebär fördelar i form av en nära nog oinskränkt frihet vad som avser geometri för den eftersträvade mjuköppningen. Den nya geometrin kan hantera alla strömningsriktningar och kan därmed även göras dubbelverkande. l en första utföringsform av tryckregulatorn är den första och den andra strypningen definierade av en första och en andra sätesdiameter. Denna sätesdiameter är ekvivalent med strypningarnas respektive omkrets, det vill säga strypningarna behöver inte vara cirkulära utan kan ha i princip vilken geometrisk form som helst.

Den första och den andra strypningen kan beskrivas variera med slaget genom att deras av strypningsdiametern och slaget beroende gardinareor ökar och släpper igenom ett större flöde av dämpmedium då slaget ökar.

Samtidigt tillser den tredje fasta seriellt anordnade strypningen att det andra dämpmedieflödet stryps mer än det första dämpmedieflödet eftersom det andra dämpmedieflödet tvingas genom två strypningar. l en andra utföringsform av uppfinningen har sätesdelens första sida utskårningar anordnade innanför det första och det andra sätets omkrets.

Dessa urskärningar skapar första och andra volymer anordnade i sätesdelen. Det dämpmedium som befinner sig i volymerna får på grund av flödet ett visst tryck som bestäms av strypningarnas storlek.

Den tredje strypningen kan vara utformad som ett hål med en tredje diameter vilket är anordnat i sätesdelen. Hålet skapar då en flödesöppning mellan den uppströms anordnade volymen och den andra volymen. Den tredje strypningen kan också vara utformad som ett spår med en bredd och ett djup som sträcker sig mellan den första och den andra volymen. l båda dessa utföringsformer av den tredje strypningen är den anordnad i serie 10 15 20 25 30 6 med den andra strypningen, vilket innebär att det andra dämpmedieflödet stryps mer än det första dämpmedieflödet.

Den första och den andra volymen kan också sägas vara anordnade som en första strypningsenhet vilken upprepas minst en gång på sätesdelens första sida. Om minst två strypningsenheter är anordnade på sätesdelens första sida kan dessa vara symmetriskt utplacerade på sätesdelen. Flödet mellan dämpkamrarna skapar då ett jämt tryck på ställdelen som lyfter kontrollerat och huvudsakligen parallellt med sätesdelen.

Strypningsenheterna kan även vara placerade osymmetriskt pä sätesdelen då en viss vinkel på ställdelen önskas då den lyfter från sätesdelen. Med en vinkel på ställdelen kan trycket i dämpmedieflödet ytterligare justeras. l en femte utföringsform har sätesdelen även på en andra sida, motsatt den första sidan, en eller flera andra strypningsenheter anordnade. Således har sätesdelen strypningsenheter både på den mot och från rörelseriktningen vettande sidan. Sätesdelens utformning innebär att dämpmedium kan flöda båda lika tryckjustering, det vill säga ha en mjuköppnande karaktär i båda genom sätesdelen i riktningarna med huvudsakligen flödesriktningarna. l en ytterligare utföringsform är tryckregulatorn är avsedd att justera det totala dämpmedieflödet mellan en första och en andra dämpkammare avdelad av en avgränsningsdel. Avgränsningsdelen kan vara en kolv, arm eller dylikt som rör sig med en av omgivningens utformning bestämd hastighet i en dämpenhet såsom en stötdämpare, framgaffel eller styrdämpare. Dämpmediet är då anordnat att kunna flöda genom tryckregulatorn via de första strypningsenheterna i en riktning från den första till den andra dämpkammaren samt även i en riktning från den andra till den första dämpkammaren genom de andra strypningsenheterna.

Tryckregulatorn kan vara placerad i en extern enhet utanför dämpkroppen eller så är den anordnad monterad direkt i stötdämparens avgränsningsdel. 10 15 20 25 30 Uppfinningen är närmare beskriven nedan, med hänvisningar till medföljande ritningar.

Figurförteckning Fig. 1 visar en första känd variant av en enkel tryckregulator Fig. 2 visar en andra känd variant av en mjuköppnande tryckregulator Fig. 3a visar en schematisk bild av flödet genom den uppfinningsenliga tryckregulatorn.

Fig. 3b visar den uppfinningsenliga tryckregulatorn i genomskärning vid tre olika storlekar på ställdelens slag Fig. 3c visar en alternativ utföringsform av den tredje strypningen Fig. 4 visar första utföringsform av uppfinningen som en tryckregulator i form av en backventil Fig. 5 visar ett exempel pà en pilotstyrd ventil med den uppfinningsenliga tryckregulatorn Fig. 6a-d visar alternativa utföringsformer av sätesdelen Figur 7 visar en dubbelverkande pilotstyrd stötdämparventil med en tryckregulator där flöden är tillåtet i både kompressions och returriktningen Fig. 8a-b visar en sidovy av en del av kolvenheten med de delar som är aktiva under ett kompressions- respektive ett returslag.

Fig. 9 visar en pilotstyrd stötdämparventil inkluderande den uppfinningsenliga tryckregulatorn.

Fig. 10a och 10b visar en schematisk bild av en stötdämpare med en pilotstyrd stötdämpan/entil och hur dämpmediet flödar under ett retur- respektive ett kompressionsslag Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 3a visar en schematisk bild av flödet genom den uppfinningsenliga tryckregulatorn. Tryckregulatorn 1 är placerad i en flödesväg q mellan en stötdämpares, av en avgränsningsdel HP avgränsade dämpkammare DC1, DC2. Ansökan är inte begränsad att gälla stötdämpare som utför en 10 15 20 25 30 8 teleskopisk rörelse utan kan även innefatta till exempel rotationsdämpare.

Flödet q mellan dämpkamrarna DC1, DC2 kan ske antingen genom avgränsningsdelen HP eller genom kanaler anordnade utanför respektive dämpkammare.

När stötdämparkolven rör sig med en hastighet v öppnar tryckregulatorn och ett dämpmedieflöde q kan flöda i ett första flöde q1 över en första strypning 4a med en första slagberoende gardinarea As1 och i ett andra flöde q2 över en andra och en tredje strypning 5a, 6a med en slagberoende i gardinarea As2 samt en fast area Af som inte samverkar med slaget.

Definitionerna på gardinarea kan ses i figur 3b. Ett första tryck p1 verkar uppströms strypningarna i den uppströms anordnade volymen V., och ett tredje tryck p3 verkar i den nedströms om strypningarna anordnade volymen Vd. Mellan den tredje 6a och den andra strypningen 5a verkar det andra trycket p2. Den första och den andra strypningen 4a, 5a är parallella med varandra och med ett slag varierbara. Den tredje strypningen 6a är fast, alltså ej beroende av slaget, och seriellt ordnad med den andra strypningen 5. Den första och den andra strypningen 4a, 5a varierar med slaget eftersom deras gardinareor As1, As2 ökar med ökat slag. Men eftersom den tredje fasta strypningen 6a är seriekopplad med den andra strypningen stryps det andra flödet q2 av dämpmedium mer än det första flödet q1 sä att förhållandet mellan det första och det andra dämpmedieflödet q1/q2 ökar med ökat slag s. Således sjunker det andra trycket p2 i förhållande till det första trycket p1 mellan den tredje 6a och den andra strypningen 5a mer än den tryckminskning som grundflödet q ger över den första strypningen 4a, dvs skillnaden mellan det tredje och det första trycket p3-p1. Vid små slag är dämpmedieflödet så lågt att det första trycket P1 och det andra trycket P2 är i det närmaste lika.

Figur 3b visar den uppfinningsenliga tryckregulatorn i genomskärning vid tre olika storlekar på ställdelens slag i förhållande till sätesdelen - för tydlighets skull visas endast halva regulatorn. Tryckregulatorn innefattar en 10 15 20 25 30 9 rörlig ställdel 3 vilken arbetar mot en sätesdel 2 inkluderande minst ett första och ett andra säte 4, 5. Ställdeien 3 är i detta fall en cirkulär bricka.

Denna ställdel 3 avdelar tryckregulatorn i minst en uppströms Vu och en nedströms volym Vu. Sätesdelen 2 har utskärningar anordnade innanför det första 4 och det andra sätets 5 omkrets. Dessa utskärningar bildar första och andra volymer V1, V2. I den uppströms respektive nedströms anordnade volymen Vu, Vu verkar de ovan nämnda uppströms och nedströms anordnade trycken p1, p3. Dessa tryck orsakas av ett tryckfall som är beroende av ställdelens 3 tryckpàverkade regulatorareor Ar1, Ar2 De regulatorareorna Ar1, Ar2 har en omkrets 0.1, 05 som definieras av sätenas och dess respektive öppningsgrad/slag s. tryckpàverkade placering i sätesdelen. Om de tryckpàverkade regulatorareornas Ar1, Ar2 omkrets 0.1, 05 multipliceras med den sträcka/slag s vilken ventilen öppnar skapar en spalt med en definierad gardinarea As1, As2 genom vilken det är möjligt för dämpmediet att flöda.

När ställdelen 3 öppnar förflyttas den en sträcka från dess viloläge mot det första och andra sätet 4, 5 beskrivet av slaget s. Slaget s är en funktion av 3, som då tryckregulatorn är öppen kan flöda med det första flödet q1 mellan det dämpmedieflödet q, skapat av tryckfallet över ställdelen första sätet 4 och ställdelen 3 och med det andra flödet q2 mellan det andra sätet 5 och ställdelen 3. Den första volymen V1 är huvudsakligen direkt ansluten till den uppströms belägna volymen Vu medan den andra volymen V2 är ansluten till den uppströms belägna volymen Vu via den fasta strypningen 6a. På grund av direktanslutningen av den första volymen V1 till den uppströms belägna volymen Vu är trycket även i den första volymen V1 huvudsakligen lika med det första trycket p1. Genom sammankoppling mellan den andra volymen V2 och volymen Vu via den fasta strypningen 6a är, vid små slag s och flöden q, även det andra trycket p2 huvudsakligen lika med det första trycket p1. 10 15 20 25 30 10 Mjuköppningen enligt uppfinningen är således skapad av minst en strypningsenhet RU innefattande två parallella, med slaget varierbara, första och andra strypningar 4a, 5a som kan sägas ha en med omkretsen 04, 05 ekvivalent första d1 och andra diameter d2 samt en med den andra strypningen seriellt anordnad fast tredje strypning 6a med en tredje ekvivalent diameter d3. Den första och den andra strypningen varierar med slaget eftersom deras gardinareor As1, As2, som är beroende av den första och den andra volymens V1, V2 utformning, ökar. Detta innebär att de släpper igenom ett större flöde av dämpmedium med slaget s. Men eftersom den tredje fasta strypningen 6a sammankopplar den andra volymen V2 och den uppströms anordnade volymen V1, stryps det andra flödet q2 av dämpmedium mer till den andra volymen V2 än det första flödet q1 till den första volymen V1. Således sjunker trycket p2 i den andra volymen V2 i förhållande till trycket p1 i den första volymen V1 då ställdelen har rört sig mer än ett visst litet slag. Vid små slag, ungefär lika med noll, är dåmpmedieflödet så lågt att trycket i både den första och den andra volymen V1, V2 är i det närmaste lika som det första trycket p1.

Det första trycket p1 som verkar på regulatorarean Ar1 skapar en första regulatorkraft Fr1 och det andra trycket p2 verkandes på regulatorarean Ar2 skapar en andra regulatorkraft Fr2. Båda krafterna verkar i öppnande riktning på ställdelen 2, således kan de adderas till att bilda en total regulatorkraft Fr. Denna totala regulatorkraft Fr kan balanseras av en mothållande summakraft Fa skapad av något eller alla av fjäderkrafter Fs, pilotkrafter Fp och ytterligare flödes- och friktionskrafter Fq, se även följande utföringsformer av uppfinningen och matematisk beskrivning nedan. Eftersom trycket p2 minskar i förhållande till huvudtrycket p1 med en minskningshastighet som är bestämd av storleken på den tredje strypningen 6a minskas även den andra regulatorkraften Fr2 i förhållande till den första regulatorkraften Fr1. Eftersom det första trycket p1 verkar i princip utan seriestrypning direkt på den första regulatorarean Ar1 kommer den första regulatorkraften Fr1 alltså att öka i proportion till minskningen av 10 15 20 25 30 11 den andra regulatorkraften Fr2 varvid huvudtrycket p1 ökar med det totala flödet q.

Således är huvudtrycket p1 i den första volymen V1 dominant och styrande vid större slag och en variation av trycken p1, p2 i de båda volymerna V1, V2 sker företrädesvis kontinuerligt i proportion med slaget s. Med hjälp av väl avstämd storlek hos den fasta strypningen 6a i kombination med storleken hos den första och andra strypningen 4a, 5a kan mjuköppning åstadkommas. Detta går att beskriva matematiskt enligt nedanstående.

Strömningsmotståndet RS1, RS2, Rf genom de olika strypningarna bestäms av respektive strypnings gardinarea As1, As2 och den fasta stryparean Af gånger en flödeskoefficient Kq. Gardinareornas As1, As2 storlek bestäms av strypningarnas ekvivalenta diametrar dl, d2 gånger pi och ventilens slag s.

Seriekopplingen av Af och As2 innebär att strömningsmotståndet hos dessa två strypningar tillsammans kan uttryckas: R2=Rs2*Rf/(Rs22+|=:f2)°-5 För hela strypningsenheten RU gäller att q=q1+q2 vilket innebär att om hela kretsens strömningsmotstånd uttrycks med R fås utgående från reglerat huvudtryck p1 sambandet: R*p1°*5=Rs1*p1°'5+R2*p1°'5 Det faktum att de två motstånden H2 och Fist är parallellkopplade ger alltså R=R2+Rs1 Hela strypningsenhetens FlU strömningsmotstånd blir alltså R= Rs2*Rf/(Rs22+Rf2)°~5-»Rs1 För att vidareutveckla resonemanget kan även kraftjämvikten på ställdelen 3 beskrivas matematiskt enligt nedanstående formler: 10 15 20 25 30 12 För den totala regulatorkraften Fr gäller: Fr1=Ar1*p1 där Ar1=Pi/4*d12 och p1 är det reglerade huvudtrycket som verkar i den första volymen V1 Fr2=Ar2*p2 Där Ar2=Pi/4*d22 och p2 är trycket som verkar i den andra volymen V2 Trycket p2 i den andra volymen V2 fås via strömningssambanden: q2=Rf*(p1-p2)°-5=Rs2*p2°-5 ur vilken kan lösas ett uttryck för p2 som funktion av p1 pz=p1*(nfz/rnszz+nf2)) Den sammanlagda regulatorkraften Fr kan alltså uttryckas som att huvudtrycket p1 verkar på en tänkt regulatoryta Ar som kan lösas ut ur formeln: p1*Ar=p2*Ar2+p1*Ar1= p1*(Rf2/(Rs22+Rf2))*Ar2+ p1*Ar1 och således uttryckas: Ar= (nf2/(Rs22+Rf2))*Ar2+Ar1 Kraftjämvikten pà ställdelen 3 kan även uttryckas matematiskt genom följande samband som beskriver pilottryckskraften vilken verkar i mothàllande riktning för ställdelens 3 öppning: Fp=Pp*Ap Där Ap är den area som skapar kraften på ställdelen 3 i stängande riktning och som företrädesvis är arean på de i samband med figur 7 beskrivna plungen/arna 13a, 13b. Det tryck som via plungarna 13a, 13b verkar på ställdelen 3 är ett pilottryck Pp, även detta närmare beskrivet i samband med figur 7 och 9. 10 15 20 25 30 13 Enligt figur 7 verkar pä plungen/plungarna 13a, 13b även en huvudfjäder 14a, 14b vilken har en huvudfjäderkonstant är C och en förspänning är sp varvid fjäderkraften Fs som varierar med slaget s kan uttryckas: Fs=C*(s+sp) De strömningskrafter Fq som verkar pà ställdelen 3 kan förenklat uttryckas som: Fq=Kfq*Kq*Ka*s*p1 =Kfq* R*p1 Där produkten av flödeskoefficient Kq, areakoefficient Ka och slaget s tolkas som en slagberoende strypning R=Kq*Ka*s. Flödeskraftkoefficienten Kfq har hämtats från Bernullis allmänt kända flödeskraftsekvation FqzKfqwfqlkpOßl Regulatorkraften Fr, tänkt som produkten av Ar *p1, balanseras av summan av de delkrafter som härrör från fjädrar Fs, strömningskrafter Fq och i förekommande fall pilottryckskrafter Fp. Dvs: i Fr=Fp+Fs+Fq Vilket leder oss till den slutliga formeln: Ar*p1= C*(s+sp) + Kfq*R*p1+ Pp*Ap Där p1 kan lösas ut och uttryckas explicit som resultat av kraftbalansen. p1=ZFa/ZAr=(pp*Ap+C*(s+sp))/(Ar-Kfq*R) Det blir då uppenbart enligt den förenklade strömningsteorin att ställkrafterna Fa måste särskiljas och att en del av strömningskrafternas andel i denna betraktelse ligger i regulatorarean Ar.

När man i detta läge beskriver flödet med syfte att skapa uttrycket för mjuköppningen i ett tryck-flödesdiagram blir det således: q=R*p1o,s Där hela strypningsenhetens RU strömningsmotstånd R varierar med slaget enligt den ovan beskrivna uppfinningstanken.

Detta kan även beskrivas att initialt under slaget är p1 huvudsakligen lika med p2. Detta innebär att tryckfallet i den fasta tredje strypningen 6a är 10 15 20 25 30 14 nära nog lika med noll i den första strypningen. Således innebär detta en trycknivà som har ett lågt värde vid öppning men ökar när flödet ökar. När sedan trycket p2 sjunker i den andra volymen V2 ökar tryckfallet på grund av det första strömningsmotståndet RS1 samtidigt som tryckfallet över den andra strypningen 5a minskar i takt med att tryckfallet p1-p2 över den fasta strypningen 6a ökar.

Detta medför att ventilen både öppnar och stänger med en mjuk rörelse eftersom öppnings- och stängningstrycket är lågt i början av slaget för att till slut uppnå önskat värde.

Figur 3c visar en alternativ utföringsform av den tredje strypningen 6a. Här sker direkt kontakten mellan den andra volymen V2 och den uppströms anordnade volymen Vu via ett hål i form av en spalt sträckande från den andra V2 till den första volymen V1. Spalten har en höjd H och en bredd B som bildar en alternativ utformning av den fasta arean Af'=pi/4*d32 genom att Af”=B*H. Således kan även med denna utföringsform den tredje strypningens 6a ekvivalenta diameter d3 beräknas genom att använda ovanstående antagande att strypningen är cirkulär. Givetvis kan även denna strypning vara anordnad som ett hål sträckande genom sätet 2 från den första V1 till den andra volymen V2.

Figur 4 visar en första utföringsform av uppfinningen där en förenklad skiss av en tryckregulator i form av en ventil 1, huvudsakligen avsedd att justera trycket hos ett dämpmedieflöde i en stötdämpare, är Tryckregulatorn arbetar här företrädesvis som en backventil.

Dämpmedieflödet skapas av en rörelse i en stötdämpare vilken skapar en tryckskillnad över den huvudkolv, i figur 4 benämnd HP, som delar av stötdämparen i två dämpkammare. Tryckregulatorn enligt figurerna kan antingen vara av ett första variant och vara placerad/e på huvudkolven eller av en andra variant och placerad/e vid annan enhet som avgränsar flödet mellan dämpkamrarna. Även här arbetar en ställdel 3 mot ett säte 2 som illustrerad. 10 15 20 25 30 15 innefattar en första, andra och tredje strypning 4a, 5a, 6a. De öppnande regulatorkrafterna motverkas här av en fjäder 7.

Figur 5 visar ett exempel på en pilotstyrd ventil. Ventilen har ett ventilhus 8 och en i det axiellt rörlig första ställdel 3. Den axiellt rörliga första ställdelens 3 rörelsemöjligheter stoppas upp av sätesdelen 2 som kan vara integrerad i eller separerad från ventilhuset 8. När ventilen är öppen flödar dämpmediet Q1 från den uppströms anordnade volymen V., till den nedströms anordnade volymen Vd i den passage med en variabel flödesöppning s som skapas mellan ställdelen 3 och sätesdelen 2. Ventilen är en tvàstegs, pilotstyrd ventil vilket innebär att den kraft som öppnar huvudventilen är beroende av det pilottryck som uppstår i en pilotkammare Vp. En del av dämpmedieflödet Q1 strömmar genom ett inloppshål i ställdelen 3 och sätesdelen 2 till pilotkammaren Vp så att det på ställdelen mothällande trycket ökar. Således balanseras i detta fall ventilens totala regulatorkraft Fr av en mothällande summakraft Fa skapade av fjäderkrafter Fr från fjädern 7, eventuella ytterligare flödes- och friktionskrafter plus de krafter Fp som ett pilottryck Pp i pilotkammaren Vp skapar.

Figur 6a-d visar alternativa utföringsformer av sätesdelen 2 med olika geometrier som ger samma funktion.

Figur 6a och 6b visar en plan vy av sätesdelen 2 där det första och det andra sätet 4, 5 med dess respektive volym V1, V2 har formen av del av en sektor. Den omkrets 04, 05 som sätena 4, 5 och således även strypningarna 4a, 5a har kan även definieras som en ekvivalent diameter d1 respektive d2, detta görs med formlerna: m = o4,/pi ; az=osrpi Strypningarna 4a, 5a har i figur 6a arrangerats dels i två grupper eller strypningsenheter RU symmetriskt kring centrumlinjen bestående av två stycken första och andra volymer V1, V2 och säten 4, 5. l figur 6b är 10 15 20 25 30 16 strypningarna arrangerade i osymmetriska grupper eller strypningsenheter RU med två stycken första och andra volymer V1, V2 och säten 4, 5 plus en första volym V1 och säte 4. Den tredje strypningen 6a är i både figur 6a och 6b sammankopplad med det andra sätets 5 volym V2 och har företrädesvis formen av ett häl med diameter d3.

Figur 6c visar en annan utföringsform av mjuköppningsfunktionen där det första och det andra sätet 4, 5 med dess respektive volym V1, V2 bildar en strypningsenhet RU och respektive säte har formen av en del av en cirkel med diametrar d1 och d2. Den första sätesdiametern d1 är här något mindre än den andra sätesdiametern d2 för att på så sätt optimera dämpegenskaperna på stötdämparventilen. Även här är den tredje strypningen 6a sammankopplad med det andra sätets 5a volym V2 och har formen av ett hål med diameter d3.

Strypningsenheterna RU i figur 6c är grupperade i åtta enheter och optimerade vad beträffar val av strypningsdiametrarna d1, d2 och d3 för kompression. Dessutom är åtta stycken strypningsenheter RU placerade på motsatta sidan 2b av sätesdelen 2 även dessa optimerade vad beträffar val av strypningsdiametrarna d1, d2 och d3, men nu för retur.

Figur 6d visar en ytterligare alternativ utföringsform av sätesdelen 2 med olika geometrier på kompressions respektive retursidan 2a, 2b av sätesdelen 2. Strypningsenheten RU på kompressionssidan 2a består av två första strypningar 4a med diameter d1 och omkrets 01, en njurformad andra strypning 5a med omkrets 02 som bestäms av spårbredd d2 och kan definieras som den ekvivalenta diametern d2 samt en fast tredje strypning 6a med diametern d3. Samma utförande på strypningsenheterna RU upprepas även på retursidan 2b av sätesdelen men här har hålen som fungerar som den tredje strypningen 6a ersatts av slitsar med bredd B och djupet H som sträcker sig mellan den första och den andra strypningens volymer V1, V2. Den tredje strypningen 6a kan fortfarande antas ha en 10 15 20 25 30 17 ekvivalent diameter d3 definierad av dess bredd och djup. Varje strypningsenhet RU upprepas företrädesvis fyra gånger på respektive sida 2a, 2b av sätesdelen 2.

Figur 6e visar en ytterligare alternativ utföringsform av sätesdelen 2 med samma typ av geometri på kompressions respektive retursidan 2a, 2b av sätesdelen 2. Strypningsenheten RU på båda sidorna i detta fall består av en första tårtbitsformad strypning 4a definierad i yta och omkrets genom vinkel an1, radie r1, diameter D1 och bredd b1 som ger en ekvivalent diameter d1 och omkrets 01. Strypningsenheten RU består även av en cirkelformad andra strypning 5a vars geometri bestäms av spårbredd b2 och spårets diameter D2 som även kan definieras som den ekvivalenta diametern d2 med omkrets 02 samt även en fast tredje strypning 6a med diametern d3. Samma utförande på strypningsenheterna RU upprepas även på retursidan 2b av sätesdelen och här har hålen som fungerar som den tredje strypningen 6a samma geometri dock individuellt anpassade sträckande sig mellan den första och den andra strypningens volymer V1, V2. Den tredje strypningen 6a har här en ekvivalent diameter d3 samma som måttet d3 angivet på figuren. Varje strypningsenhet RU har i detta fall ingen upprepning eftersom det går en andra strypning 5a på åtta första strypningar 4a på respektive sida 2a, 2b av sätesdelen 2. Detta exempel vill visa hur uppfinningen kan tillåtas variera i form över vida gränser men ändå tydligt hålla sig inom patentkravens skyddsomfång.

Figur 7 visar en dubbelverkande pilotstyrd stötdämparventil med en tryckregulator där flöden är tillåtet i både kompressions och returriktningen.

Tryckregulatorn har här en sätesdel 2 och på vardera sida om denna en första och en andra ställdel Sa, 3b. Sätesdelen 2 med dess ställdelar Sa, 3b är monterade mellan ett första och ett andra huvudhus 10a, 10b i en hållare 11 avgränsad i sina båda ändar av ett första och ett andra lock 12a, 12b.

Denna enhet är avsedd att vara en del av den huvudkolv HP som avgränsar en stötdämpares dämpkammare, där huvudkolvens rörelse i - 10 15 20 25 30 18 förhållande till en dämpcylinder skapar det av ventilen justerbara dämpmedieflödet. l det första och andra huvudhuset 10a, 10b är det anordnat en eller flera plungar 13a, 13b avsedda att skapa en motkraft i form av en pilottryckskraft Fp på den första och den andra ställdelen 3a, 3b och symmetriskt anordade runt hållaren 11. Plungarna 13a, 13b ger även stöd till minst en första och en andra huvudfjäder 14a, 14b som även de skapar en mothållande kraft Ff på ställdelarna 3a, 3b. Fjäderkraften kan justeras med fjäderhàllare 15a, 15b. Den totala mothållande kraften Fa som definieras av Fp+Ff balanserar ventilens totala regulatorkraft Fr vilken skapas av dämpmedieflödet genom ställdelen, enligt ovan beskrivna funktion.

Arbetsområdet för tryckregulatorn, dvs skillnaden mellan högsta och lägsta tryck, bestäms av antalet plungar 13a, 13b som kan anpassas till respektive applikation. Utformningen på plungarnas 13a, 13b mot ställdelens vettande del har betydelse för hur ställdelens 3 öppningsrörelse i förhållande till sätesdelen 2 sker. Om strypningsenheterna RU är placerade symmetriskt på sätesdelen 2 öppnar ställdelen 3 huvudsakligen parallellt med sätesdelen 2 och plungarna 13a, 13b. Om strypningsenheterna RU istället lyftande att verka pà olika punkter lika är placerade osymmetriskt på sätesdelen 2 så kan de regulatorkrafterna sägas vara uppdelade osymmetriskt placerade pà sätesdelen som strypningsenheterna RU.

Beroende på plungarnas 13a, 13b utformning kan ställdelen 3 tippa/tilta kring en eller flera av plungarna 13a, 13b så att då den öppnar har ställdelen 3 en vinkel i förhållande till sätesdelen 2. Denna vinkel varierar med slaget och med dämpmedieflödet som strömmar genom strypningsenheterna RU. En dämpning av plungarnas 13a, 13b rörelse kan åstadkommas, exempelvis med hjälp av strypningar 26 i en pilotflödeskanal 21. Strypningarna 26 har placerats så att de bestämmer storleken på pilotflödet menbcksà utgör en dämpning för plungarnas rörelse och därmed ventilen i sin helhet. 10 15 20 25 30 19 Plungarna 13a, 13b kan även vara olika i antal på kompressions 2a respektive retursidan 2b av sätesdelen 2 med syfte att ge en dubbelverkande funktion och en osymmetri, tex så att trycknivàn under returslaget R blir större än under kompressionsslaget C. En osymmetrisk placering av plungarna 13a, 13b har som syfte att skapa både högsta och lägsta trycknivåer och tillhörande karaktärer som uppfyller kundönskemàl.

Dessutom kan fjädrarna 14a, 14b inuti symmetriskt placerade plungar 13a, 13b vara osymmetriskt arrangerade med avseende pà förspänning och fjäderkonstant. Respektive fjädrar 14a, 14b kan således ha olika förspänning och fjäderkonstant. Även antalet plungar och diametrarna på dessa kan användas i syfte att anpassa trycknivåns/arbetsomràdets storlek.

Sätesdelen 2 är i denna utföringsform dubbelverkande vilket innebär att en eller flera av kombinationen av en första och en andra volym V1, V2 med respektive första och andra säte 4, 5 är anordnade pà båda sidor om sätesdelen. Den första ställdelen 3a är anordnad på sätesdelens första sida 2a, vilken också kan benämnas dess kompressionssida, och den andra ställdelen 3b är anordnad pà sätesdelens andra sida 2b, vilken kan benämnas dess retursida. Den första och andra volymens storlek varieras utefter de önskas i de olika dämpegenskapsskillnader som dämpriktningarna C, Ft. l figur 8a visas en sidovy av en del av kolvenheten med de delar som är aktiva under ett kompressionsslag C. Den första volymen V1 med sitt första säte 4 med diameter d1 sträcker sig genom sätesdelen 2 så att en flödesväg skapas från sätesdelens andra 2b till första 2a sida. Den andra volymen V2 är avgränsad vid sätesdelens andra sida 2b men en flödesväg skapas från sätesdelens andra 2b till första sida 2a genom att den tredje strypningen 6a med diameter d3 är anordnad som ett hål i den andra volymens V2 tryckpàverkade yta. 10 15 20 25 30 20 l figur 8b visas kolvenhetens delar som är aktiva under ett returslag R. Den första volymen V1 med sitt första säte 4 med diameter d1 sträcker sig genom sätesdelen 2 så att en flödesväg skapas från sätesdelens första 2a till andra 2b sida. Den andra volymen V2 är avgränsad vid sätesdelens första sida 2a men en flödesväg skapas från sätesdelens första 2a till andra sida 2b genom att den tredje strypningen 6a med diameter d3 är anordnad som ett hål i den andra volymens V2 tryckpåverkade yta. l figur 8a och 8b visas att den första och den andra volymen V1, V2, som kan sägas vara anordnade som en strypningsenhet RU, upprepas minst en gång på sätesdelens respektive sida 2a, 2b. Här visas även extra urskärningar 16 anordnade vid sätesdelens mot respektive sida vettande yta. Dessa urskärningar 16 tillser att dämpmedium kan flöda in i respektive strypningsenhets första V1 och andra volymer V2, där flödet till den andra volymen sker genom den tredje strypningen 6. Flödet i den riktning som är parallell med slagriktningen är förhindrat av ställdelarna 3a respektive 3b som ligger an och tätar mot sätesdelens 2 båda sidor/ytor 2a, 2b.

Figur 9 visar en pilotstyrd stötdämparventil inkluderande den uppfinningsenliga tryckregulatorn och figurerna 10a och 10b visar en schematisk bild av en stötdämpare med en pilotstyrd stötdämparventil och hur dämpmediet flödar under ett retur- respektive ett kompressionsslag.

Förklaring av flödet genom tryckregulatorn förklaras utgående ifrån alla dessa tre figurer 9, 10a och 10b. l figur 10a och 10b visas att stötdämparens dämpkropp är avdelad i en första och en andra dämpkammare DC1, DC2 av en avdelningsdel i form av en huvudkolv HP fastsatt vid en kolvstång. Huvudkolvens rörelse i dämpcylindern skapar ett dämpmedieflöde mellan respektive dämpkammare via stötdämparventilen. Stötdämparventilen kan vara anordnad i huvudkolven eller även i ett separat utrymme sammankopplat med dämpkamrarna DC1, DC2. Det hydrauliska dämpmedium som är 10 15 20 25 30 21 anordnat i dämpcylindern är trycksatt med ett gastryck Pg för att minska risken för kavitation i dämpmediet, dvs höja kavitationstrycket. l figur 10a rör sig huvudkolven i stötdämparkroppen i returriktningen med en viss hastighet vf och komprimerar den första dämpkammaren DC1 eller returkammaren. Dämpmediet i den första dämpkammaren DC1 får då trycket Pr som är högre än trycket Pc i den andra dämpkammaren DC2.

Detta tryck verkar på båda sidor om plungen 13a som därmed hålls på plats av fjädern 14a samt på den första sidan 2a - retursidan - av sätesdelen 2 vilket innebär dels att den första ställdelen 3a trycks stängd mot sitt säte 2a men också dels att den andra ställdelen 3b öppnar ett visst slag s vilket är beroende av huvudkolvhastigheten v,. Dämpmediet flödar då genom tryckregulatorn via den första, tredje och andra strypningen 4a, 5a, 6a vilka bidrar till att den andra ställdelen 3b lyfter från sätesdelen med en mjuk rörelse. De lyftande regulatorkrafter som trycket i dämpkamrarna skapar motverkas av en fjäderkraft Fs skapad av huvudfjädern 14b och av en pilotkraft Fp skapad av ett pilottryck Pp. Fjäderkraften Fs och pilotkraften Fp verkar båda via respektive plung 13a, 13b på den andra ställdelen 3b.

Pilotkraften Fp skapas genom att ett flöde går från den första dämpkammaren DC1 genom en första uppströmsbackventil 17 i det första locket 12a till en första inloppspilotvolym Vip1 anordnad mellan det första locket 12a och denJde första plungen/plungarna 13b.

Pilottrycket Pp byggs upp i inloppspilotvolymen Vim genom pilotflödet mellan den första och den andra dämpkammaren DC1, DC2 och justeras via en ECU-styrd kontinuerlig elektrisk signal som styr strömtillförseln till en solenoid 18 som reglerar positionen på en pilotslid 19 i förhållande till ett pilotventilsäte 20 i en huvudpilotvolym Vhp. En reglerbar flödesöppning anordnad att strypa dämpmedieflödet skapas mellan pilotventilsätet 20 och pilotsliden 19. Således fungerar den enligt funktionsprinciper som finns beskrivna i EP 0 942195. Flödesöppningsstorleken och pilotslidens 19 10 15 20 25 30 22 position i huvudpilotvolymen Vhp bestäms av en kraftbalans pà pilotsliden 19. Kraftbalansen är huvudsakligen skapad av summan av ställkraften från solenoiden 18 och eventuella ytterligare fjäderkrafter och dylikt mot verkan av den av trycket i inloppspilotvolymen Vip beroende mothållande regulatorkraften Fr. inloppspilotvolymen Vim är sammankopplad med huvudpilotvolymen via en första pilotflödeskanal 21 anordnad i hàllaren 11. Pilotdämpmediet flödar första nedströmsbackventil sedan via en 22 genom en andra pilotflödeskanal 23 i hàllaren 11 till den andra dämpkammaren DC2. huvudkolven i l figur 10b rör sig kompressionsriktningen med en viss hastighet vc och komprimerar den stötdämparkroppen i andra dämpkammaren DC2. Dämpmediet i den andra dämpkammaren DC2 får då trycket Pc som är högre än trycket Pr i den första dämpkammaren DC1. Detta tryck verkar på den andra sidan 2b av sätesdelen 2 vilket innebär att den första ställdelen 3a öppnar ett visst slag s vilket är beroende av huvudkolvhastigheten vc. Dämpmediet flödar då även här genom tryckregulatorn via den första, tredje och andra 4a, 6a, 5a strypningen. De lyftande regulatorkrafter som trycket i dämpkamrarna skapar motverkas av en fjäderkraft Fs skapad av den första huvudfjädern 14a och av en pilotkraft Fp skapad av samma pilottryck Pp som via plungen/plungarna 13a verkar på den första ställdelen 3a.

Pilotflödet gär i denna figur 10b från den andra dämpkammaren C2 genom en andra uppströmsbackventil 24 i det andra locket 12b till en andra inloppspilotvolym Vipz anordnad mellan det andra locket 12b och den/de andra plungen/plungarna 13a. Den andra inloppspilotvolymen Vrpi är sammankopplad med samma huvudpilotvolym Vhp via samma första pilotflödeskanal 21 anordnad i hållaren 11. Pilotdämpmediet flödar sedan via en andra nedströms anordnad baclwentil 25 direkt till den första dämpkammaren DC1. 10 15 20 25 23 Stötdämparventilen är funktionsmässigt symmetrisk vilket innebär att nedströms och uppströms byter plats vid kolvens rörelse. Dessutom innefattar ventilen ett stort antal delar som upprepas i syfte att hålla ned kostnad och antalet unika detaljer.

För att underlätta huvudmonteringen kan även huvudventilpaketet med dess huvudkolv HP nitas ihop till en enhet. Detta sker företrädesvis i en sidoliggande montering. Denna enhet visas i figur 7 där hållaren 11 är nitad i sin nedre ände för att hålla kolvdelarna på plats. Enheten kan även inkludera en version av huvudventilpaket där solenoid och kolv är integrerade eller en version där ventilens ytterhus och kolven är integrerade. Huvudventilpaketet är företrädesvis sammanhàllet av en mutter som drar ihop ventilpaketet och ger förspänning och tätning åt ett antal delar i ventilen. Tack vare denna förspänning behövs inga mjuktätningar, vilket gynnar den kompakta och kostnadseffektiva design som eftersträvas.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovanstående såsom exempel visade utföringsformen utan kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanken. Exempelvis kan denna uppfinning användas även i andra typer av stötdämparventiler, monterade i eller separerat från huvudkolven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 24 Patentkrav

1. Tryckregulator (1) avsedd att justera trycket hos ett totalt dämpmedieflöde (q) mellan en uppströms och nedströms anordnad volym (Vu, Vd) med ett första och ett tredje tryck (p1, p3) i en stötdämparventil där tryckregulatorn innefattar en ställdel (3) som rör sig med ett axiellt slag (s) i förhållande till en sätesdel (2) med en första sida (2a) innefattande minst ett första och ett andra säte (4, 5) på så sätt att en med slaget (s) varierande flödesöppning skapas mellan ställdelen (3) och det första och det andra sätet (4, 5) och där flödesöppningen är anordnad att strypa det totala dämpmedieflödet (q) mellan de uppströms och nedströms anordnade volymerna (Vu, Vd), k ä n n e t e c k n a d av att sätesdelen (2) innefattar minst två parallellt anordnade första och andra strypningar (4a, 5a) vars flödesstrypande förmåga bestäms av sätenas (4, 5) utformning samt en med den andra strypningen (5a) seriellt anordnad fast tredje strypning (6a) där den första och den andra strypningen (4a, 5a) varierar med slaget (s) så att det genom den första strypningen gär ett första dämpmedieflöde (q1) och genom den andra och den tredje strypningen gär ett andra dämpmedieflöde (q2) där förhållandet (pt/p3) mellan det första (pt) och det tredje trycket (p3) samt förhållandet (q1/q2) mellan det första (qt) och andra dämpmedieflödet (q2) ökar med ökat slag (s).

2. Tryckregulator (1) enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av att den första och den andra strypningen (4a, 5a) definieras av en första (d1) och en andra sätesdiameter (d2) som är ekvivalent med strypningarnas respektive omkrets (04, 05) så att strypningen (4a, 5a) kan tilldelas olika geometriska former utgående från den definierade omkretsen (04, 05).

3. Tryckregulator (1) enligt krav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n a d av att den första och den andra strypningen (4, 5) varierar med slaget (s) genom att deras av strypningsdiametern (dt, d2) och slaget (s) beroende gardinareor (Asi, As2) ökar och släpper igenom ett större flöde av 10 15 20 25 30 25 dämpmedium med slaget samtidigt som den tredje fasta seriellt anordnade strypningen (6) tillser att det andra dämpmedieflödet (q2) stryps mer än det första dämpmedieflödet (q1).

4. Tryckregulator enligt krav 2 eller 3 k ä n n e t e c k n a d av att sätesdelens (2) första sida (2a) har utskärningar anordnade innanför det första (4) och det andra sätets (5) omkrets (04, 05) vilka skapar första och andra volymer (V1, V2) anordnade i sätesdelen (2) vars, med omkretsens ekvivalenta, diameter (dl, d2) definierar tryckpàverkade regulatorareor (Ar1, Ar2) på ställdelen (3).

5. Tryckregulator (1) enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a d av att den tredje strypningen (6a) är utformad som ett hål med en tredje ekvivalent diameter (d3) vilket är anordnat i sätesdelen 2 och som skapar en flödesöppning mellan den uppströms anordnade volymen (Vu) och den andra volymen (V2).

6. Tryckregulator (1) enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a d av att den tredje strypningen (6a) är utformad som ett hål med en tredje ekvivalent diameter (d3) som sträcker sig mellan den första och den andra volymen (V1, V2)-

7. Tryckregulator (1) enligt krav 6 k ä n n e t e c k n a d av att den tredje strypningen (6a) är utformad som ett spär med en viss bredd (B) och ett visst djup (H)

8. Tryckregulator (1) enligt något av kraven 4-7 k ä n n e t e c k n a d av att den första och den andra volymen (V1, V2) tillsammans med strypningarna (4a, 5a, 6a) är anordnade som en strypningsenhet (RU) vilken upprepas minst en gäng på sätesdelens (2) första sida (2a). 10 15 20 25 I 12. 26

9. Tryckregulator (1) enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a d av att sätesdelen (2) även har en andra sida (2b) motsatt den första sidan (2a) på vilka en eller flera strypningsenheter (RU) är anordnade.

10. Tryckregulator (1) enligt något av ovanstående krav k ä n n e t e c- k n a d av att regulatorn är avsedd att justera trycket (p1) hos det totala dämpmedieflödet (q) mellan en första och en andra dämpkammare (DC1, DC2) avdelad av en avgränsningsdel (HP) vilken rör sig med en av omgivningens utformning bestämd hastighet i en dämpenhet. 1 1 . dämpmediet (q) är anordnat att kunna flöda genom tryckregulatorn via de Tryckregulator (1) enligt krav 10 k ä n n e t e c k n a d av att första strypningsenheterna (RU) i en riktning från den första (DC1) till den andra dämpkammaren (DC2) samt även i en riktning från den andra (DC2) till den första dämpkammaren (DC1) genom de andra strypningsenheterna (RU). Tryckregulator (1) enligt kravet 11 k ä n n e t e c k n a d av att tryckregulatorn är anordnad monterad direkt i stötdämparens avdelningsdel (HP) 13. tryckregulatorn är anordnad i ett separat utrymme sammankopplat med dämpkamrarna (DC1, DC2). Tryckregulator (1) enligt kravet 11 k ä n n e t e c k n a d av att