SE531814C2 - Ventil med fjäderarrangemang för justering av en stötdämpares dämpmedieflöde - Google Patents

Description

20 25 30 iJl 11421 nä: m lie -2- flera sekundärfjädrars fjäderkrafter, trycket runt pilotsliden och den mot dem mothällande kraften frän ett elektriskt styrt ställdon.

Huvudventilens fjäderarrangemang har här visats i tvâ utföranden där huvudfjäderns variation i längd och medföljande variation i förspänning tas upp av ytterligare en utanför placerad fjäder i serie som har betydligt lägre fjäderkonstant så att kraftvariationerna blir mindre på grund av den styva fjäderns längdtoleranser. Pà så sätt fäs ett inledningsslag som arbetar med den veka fjäderns fjäderkonstant och ett resterande slag där den veka fjädern har bottnat och fjäderkonstanten bestämmes av den styva fjädern.

Mycket styva huvudfjädrar har visat sig vara nödvändiga i många av föreliggande applikationer samtidigt som en extremt noggrann och làg förspänning krävs. Denna låga förspänning har skapats av den veka fjädern.

Ytterligare en känd variant för att skapa en låg förspänning av den styva huvudventilen är att placera en välvd brickfjäder, en så kallad belleville fjäder, undertill i serie med huvudfjädern. Det har visat sig att sådana välvda fjädrar inte fungerar bra i sammanhanget på grund av att denna konstruktion ger en för stor spridning pä fjädrarnas kraftupptagande förmåga. Det är även känt fjäderelement som separat ger en låg fjäderkonstant, se exempelvis DE10312977A1. Denna fjäder är dock avsedd att användas som en separat fjäder och inte i ett fjäderarrangemang tillsammans med en styv fjäder.

Av kostnadsskäl behöver de ventilhus vilka fjädrarna vilar mot vara utförda i mjuka och skärbara material med god lagerförmåga. Detta har visat sig vara en dålig kombination tillsammans med fjädrar med höga fjäderkrafteri hårt fjäderstál som gärna äter sig in i materialet. Sådant förorenar ventilen och skapar efterhand en avsevärd minskning av ventilens inställda förspänningskraft. 10 15 20 25 30 -3_ Dessutom är den kända tekniken utrymmeskrävande och själ den dyrbara volym som behövs för fjädrar med hög fjäderkonstant som skall ha liten längd och diameter. Fjäderarrangemangen i ovanstående beskrivna kända ventilteknik är också onödigt dyra och komplicerade.

Uppfinningens syfte Föreliggande uppfinning avser att skapa en stötdämparventil som noggrant justerar ett dämpmedieflöde mellan en stötdämpares kammare. Denna noggranna justering är möjlig genom att i ventilen inkludera ett fjäderarrangemang med en styv fjäder i kombination med en vek fjäder som reglerar positionen på en rörlig ventildel i stötdämparventilen. Den veka fjädern har en dubbelfunktion och tillser en noggrann och låg fjäderkraft utan behov av ställskruv eller liknande initialt vid en rörelse samtidigt som förslitning av ventilens inre förhindras.

Vidare fjäderarrangemang som har en liten dimension och är enkelt och billigt att syftar uppfinningen att skapa en ventil som har ett både montera, tillverka och justera.

Sammanfattning av uppfinningen Den uppfinningsenliga ventilen är avsedd att justera ett dämpmedieflöde mellan en stötdämpares dämpkammare vilket är reglerat av kraftbalansen på en eller flera i ett ventilhus axiellt rörliga ventildelar. Kraftbalansen skapas delvis eller huvudsakligen av ett av dämpmedieflödet beroende dämpmedietryck påverkande den rörliga ventildelen mot verkan ett fjäderarrangemang innefattande en styv och en vek fjäder. Den veka fjädern har formen av en tunn cirkulär bricka med en första och en andra fjäderyta samt en yttre och en inre fjäderdel huvudsakligen separerade från varandra med hålrum men på minst två ställen förbundna med ben.

Förbindningen medför att den yttre och den inre delen kan fjädra i förhållande till varandra. Vid en rörelse maximalt en viss sträcka på ventildelen, regleras kraftbalansen på ventildelen mot verkan av nämnda fjädringsrörelse mellan den yttre och den inre fjäderdelen och vid 10 15 20 25 30 Éfšiš -4_ förflyttningar längre än denna sträcka regleras kraftbalansen mot verkan av den styva fjädern. Eftersom kraftbalansen initialt vid rörelse regleras av fjädringen mellan den veka fjäderns inre och yttre delar kan den rörliga delens position regleras mycket noggrant. En vek fjäder med en tunn brickform ger dessutom en kompakt konstruktion och medger större utrymme för den för ventilegenskaperna kritiska styva fjädern. Dessutom bidrar den veka fjäderns brickformskonstruktion till en mycket exakt förspänning av den styva fjädern.

Den styva fjädern vilar på den första fjäderytan av den veka fjädern och sträckan bestäms av ett avstånd mellan ventilhuset och den andra fjäderytan av den veka fjädern vilken är parallell med den första ytan.

Företrädesvis är denna sträcka mellan 0,005-0,065 mm. l en föredragen utföringsform av uppfinningen är den inre och den yttre fjäderdelen parallella men förskjutna relativt varandra med ett visst avstånd.

Företrädesvis skapas den relativa förskjutningen mellan den inre och den yttre fjäderdelen genom att den veka fjädern förspänns mellan en fast del i ventilhuset och den styva fjädern. l en första utföringsform av den föredragna uppfinningen skapas förskjutningen mellan den veka fjäderns inre fjäderdel och den veka fjäderns yttre fjäderdel genom att den styva fjädern pressar på den veka fjäderns inre del samtidigt som den veka fjäderns yttre del ligger an mot den fasta delen av ventilhuset. I en andra utföringsform skapas förskjutningen mellan den veka fjäderns inre fjäderdel och den veka fjäderns yttre fjäderdel genom att den styva fjädern pressar på den veka fjäderns yttre del samtidigt som den veka fjäderns inre del ligger an mot den fasta delen av ventilhuset. l dessa utföringsformer ligger den styva fjädern an på den veka fjädern, dvs den styva fjädern stödjer aldrig direkt på ventilhuset. Eftersom den veka 10 15 20 25 30 r f! ßlšíi ...s -5- fjädern är tillverkad av en hård och hållbar fjäderstälplàt förhindras att det hårda fjäderarrangemanget äter sig in i ventilhuset och där det avnötta materialet förorenar dämpmediet i ventilen. Den veka fjädern tillverkas företrädesvis genom att fjäderns inner- och ytterdiameter samt hálrummen mellan den inre och den yttre delen kan etsas eller stansas ut ur fjäderstälplàten.

Sträckans storlek justeras genom att en eller flera utbytbara brickor eller mellanshims placeras i ventilhuset så att den rörliga ventildelens avstånd till den fasta delen i ventilhuset förändras, utan att fjäderarrangemanget och/eller den första Med denna/dessa brickor kan spaltmåttet mycket noggrant justeras så att förspänningskraften på den styva fjädern blir låg och får en minimal spridning. rörliga ventildelen behöver demonteras. i en föredragen utföringsform av uppfinningen, huvudsakligen liknande den andra utföringsformen, är ventilen är en elektrisk justerbar tvàstegsventil som för bästa ventilfunktion kräver ett mycket kontrollerad och låg motkraft av fjäderarrangemanget vid de initiala och/eller minimala rörelserna på den första rörliga ventildelen, dvs. vid låg dämpmedieflödeshastighet och lågt tryck. uppfinningen är närmare beskriven nedan, med hänvisningar till medföljande ritningar.

Figurförteckning Fig. ta visar en förenklad skiss av en ventil enligt en första utföringsform.

Fig. tb visar en förenklad skiss av en ventil enligt en andra utföringsform Fig. 2 visar en utförlig skiss av stötdämparventilen enligt den andra utföringsformen.

Fig. 3 visar en första utföringsform av den veka fjädern i fjäderarrangemanget. 10 15 20 25 30 Eišfïf L: l r -6- Fig. 4 visar en andra utföringsform av den veka fjädern i fjäderarrangemanget.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 1a visar en första utföringsform av uppfinningen där en förenklad skiss av en ventil 1, huvudsakligen avsedd att justera trycket hos ett dämpmedieflöde Q i en stötdämpare, är illustrerad. Ventilen 1 har ett ventilhus 2 och en i den axiellt rörlig ventildel 4. Den axiellt rörliga ventildelens 4 rörelsemöjligheter stoppas upp av ett säte 3 som kan vara integrerat i eller separerat från ventilhuset. Den axiellt rörliga ventildelen 4 påverkas dels av ett av dämpmedieflödet beroende tryck Pd som verkar på den rörliga ventildelen 4 samt av ett fjäderarrangemang innefattande en styv 5 och en vek fjäder 6. Den veka fjädern 6 har en första och en andra yta 6', 6” som är parallellförflyttade relativt varandra samt en yttre 6b och en inre Sa fjäderdel som fjädrar relativt varandra. En förskjutning P mellan den veka fjäderns inre fjäderdel 6a och den veka fjäderns yttre fjäderdel 6b skapas genom att den veka fjädern 6 förspänns mellan en fast del 2a i ventilhuset 2 och den styva fjädern 5. I denna utiöringsform pressar den styva fjädern 5 på den första ytan 6' pä den veka fjäderns inre del 6a samtidigt som den veka fjäderns yttre del 6b med dess yta 6" ligger an mot den fasta delen 2a av ventilhuset 2. Den veka fjädern 6 inre del 6a kan förflyttas en sträcka S innan den bottnar i ventilhuset 2. Genom denna konstruktion sker fjädringen enbart mellan den veka fjäderns inre och yttre del 6a, 6b så länge som den rörliga ventildelen 4 inte har rört sig en sträcka längre än S. Sträckan S bestäms av ett avstånd mellan ventilhuset 2 och den andra fjäderytan 6” av den veka fjädern 6.

Figur ib visar en andra utföringsform av ventilen vilken huvudsakligen arbetar på samma sätt som ventilen enligt figur ta men där förskjutningen mellan den veka fjäderns inre 6a och yttre fjäderdel 6b skapas genom att den styva fjädern 5 pressar pá den veka fjäderns yttre del 6b samtidigt som den veka fjäderns inre del 6a ligger an mot den fasta delen 2a av 10 15 20 25 30 ventilhuset 2. Således kan då den veka fjädern 6 yttre del 6b förflyttas sträckan S innan den bottnar i ventilhuset 2.

Figur 2 visar en ventil 1, i detta fall en pilotstyrd tvästegsventil, avsedd att användas tillsammans med en hydraulisk stötdämpare SA för ett fordon där ventilen styr trycket i ett dämpmedieflöde Qi, Q2 mellan stötdämparens båda dämpkammare C, Ft. Flödet genom ventilen går i en riktning, dvs det är en envägsventil där flödet Qi gär in i ventilen och flödet 02 ut ur ventilen.

Trycket Pd dämparens dämpkaraktär. I den i figur 1 visade pilotstyrda ventilen justeras trycket via en ECU-styrd kontinuerlig elektrisk signal som styr strömtillförseln q till ventilen. Flödet mellan de båda dämpkamrarna uppkommer genom förflyttande av en i hos dämpmediet i ventilen bestämmer huvudsakligen dämparkroppen anordnad huvudkolv P som avgränsar de båda dämpkamrarna C, R.

Ventilen 1 är sammanbyggd av minst ett ventilhus 2 och i det en första rörlig ventildel/huvudkägla 4 anordnad mellan ett säte 3 och ett fjäderarrangemang bestående av en styv ventilhuvudfjäder 5 i serie med och förspänd av en vek fjäder 6. Fjäderarrangemanget samt en andra rörlig ventildel eller pilotslid 7 är anordnade i en ovan den första rörliga ventildelen anordnad första kammare eller pilotkammare V1. För att fà en god ventilfunktion har ventilhuset 2 en relativt komplicerad form vilket innebär att den företrädesvis år tillverkade av ett mjukt och lättbearbetat material, exempelvis av EN-CW606L. Den första rörliga ventildelen 4 påverkas i stängande riktning både av fjäderarrangemanget och av trycket i den första kammaren V1. Trycket i den första kammaren V1 styrs av solenoidkrafter på den andra rörliga delen 7 vilka bestäms av pålagd ström i ett elektriskt ställdon. l öppnande riktning på den första rörliga delen 4 verkar huvudtrycket i en inflödeskammare V2 tillsammans med trycket i en mellankammare V3, enligt funktionsprinciper som finns beskrivna i EP 0 942 195. Flödet i inflödeskammaren V2 bestäms av rörelsehastigheten pà stötdämparens dämpkammaravgränsande huvudkolv, vilket innebär att en 10 15 20 25 30 -3- större kolvhastighet ger ett högre flöde där ventilen 1 bestämmer trycket.

För att åstadkomma en viss dämpkaraktär på dämparen behöver det mothällande trycket i den första kammaren V1 anpassas till önskad dämpning, således styrs dämpkaraktären i två steg. Ventilen är även en envägsventil i så måtto att mediet alltid vid normal funktion flödar i riktning från inflödeskammaren V2, via mellankammaren V3 till en med lägst trycknivå nedströms anordnad utflödeskammaren V4.

I en elektrisk justerbar tvàstegsventil till stötdämpare krävs för bästa ventilfunktion en låg fjäderarrangemanget vid de initiala och/eller minimala rörelserna pà den mycket kontrollerad och motkraft av första rörliga ventildelen, dvs. vid låg dämpmedieflödeshastighet och lågt tryck. Enligt detta fjäderarrangemanget med den veka fjädern 6 och den styva fjäder 5 uppfinningen skapas låga mottryck av placerade i serie med varandra. Genom denna seriekoppling av fjädrarna kan den veka fjädern 6 sägas förspänna den styva fjädern 5 med en låg noggrant ställd förspänning.

Den veka fjädern 6, som visas tydligare i figur 3 och 4, har formen av en shimsfjäder, dvs. en tunn cirkulär bricka med en inre 6a och en yttre fjäderdel 6b. De båda delarna är huvudsakligen separerade frán varandra med hålrum 6c men hålls på minst två ställen ihop med ben 6d så att den yttre 6b och den inre 6a fjäderdelen kan fjädra i förhållande till varandra.

Företrädesvis är den veka fjädern 6 tillverkad av en så tunn bricka att fjäderns inner- och ytterdiameter E, D samt hålrummen 6c mellan den inre och den yttre fjäderdelen 6a, 6b kan etsas eller stansas ut ur en fjäderstälplät. l figur 1 framgår hur den veka fjädern 6 och ventilhuset 2 har anpassats till varandra genom att den inre fjäderdelen 6a och den yttre fjäderdelen 6b är i ventilhuset 2 förskjutna relativt varandra med avståndet P. Förskjutningen mellan den inre 6a fjäderdelen och den yttre fjäderdelen 6b skapas genom 10 15 20 25 30 -9- att den styva fjädern 5 pressar pà den veka fjäderns inre fjäderdel 6a samtidigt som den veka fjäderns yttre fjäderdel 6b ligger an mot en yttre ventilhusdel 2a. Den veka fjäderns 6 anliggningsyta 2a' mot ventilhusets yttre del 2a är även den förskjuten relativt en i ventilhuset innefattad inre del 2b med ett avstånd något större än P pà så sätt att en spalt S skapas mellan den veka fjäderns inre del 6a och ventilhusets inre del 2b då den styva fjädern 5 är i fullt utfjädrat läge.

Förspänningskraften hos fjäderarrangemanget bestäms i huvudsak av den veka fjäderns 6 styvhet och måttet P i monterat läge. Under drift lämnar den första rörliga ventildelen 4 sätet 4 varvid fjäderpaketet skapar nödvändig ställkraft för ventilens hydrauliska funktion. Denna ställkraft är mycket låg och noggrann under de första hundradelarna av slaget där ställkraften nästan enbart bestäms av den veka fjädern 6. Vid ytterligare större slag är S=0 och ställkraften bestämmas uteslutande av den styva fjädern 5.

Längdtoleransen hos den styva fjädern 5 är normalt mycket stor normalt runt 10.1 medan kravet pà spalten S är bara nàgra hundradelar, varför en justering vid montering måste ske. Detta görs genom att en eller flera utbytbara brickor eller mellanshims 8 är placerat mellan en nedre ventilhusdel 2c och huvudsätet 3. Màttet H på det utbytbara mellanshimset 8 väljs under montering och provning sä att måttet S får det korrekta spannet som företrädesvis kan vara runt 0.035=t0.03 mm. Mellanshimsets 8 konstruktion och placering medger en justeringsprocedur där spaltmàttet S kan ändras utan att demontera fjäderarrangemanget och/eller den första rörliga ventildelen 4.

Eftersom den styva fjädern 5 ligger an och pressar på den veka fjäderns 6 inre del 6a som är tillverkad av hårt fjäderstål, skyddas det mjuka materialet i ventilhuset 2 fràn abrasiv nötning. Detta innebär att andelen adderade föroreningar i det dämpmedium som passerar mellan ventilens 10 15 20 53% Bfšri _10- flödeskammare V1, V2, V3 och V4 kan minskas och ventilens funktion kan förbättras och hållas konstant under en längre tid. l figur 3 och 4 visas som exempel dels ett tvåbent och dels ett fyrbent utförande av den veka fjädern 6 där det framgår hur den inre fjäderdelen 6a och den yttre fjäderdelen 6b hålls ihop av fjäderbenen 6d. Diametrarna C och D har màttstorheter som anpassats till ventilhusets 2 inre del 2a och till den styva fjädern 5 i figur 2. Diametern E är avpassad till ventilhusets yttre del 2b och måtten A och W bestämmer i huvudsak längd och antal pá fjäderbenen.

Den veka fjäderns 6 styvhet bestäms av antalet ben n, benlängd, tjocklek T och bredd B. Nedanstående tabell visar ett exempel pà hur i en given geometri styvheten kan minskas genom att minska måttet B först hos två fjäderben (tig 2) 6d', 6d”, sedan hos fyra fjäderben (fig 4) 6d', 6d", 6d"', 6d””. Med ett större antal fjäderben kan en tunnare shimsplàt användas samtidigt som fjädern 6 får en högre styvhet, kortare fjädersträcka och en kompaktare inbyggnad än då ett lägre antal fjäderben används.

Exempel där: E=14.8 mm, C=8.9 mm, D=5.1 mm, A=40 grader och W= 0.6 mm Mått T mm Mått B mm Mått H mm Antal ben n st 0.25 0.9 0.15 2 0.25 0.7 0.2 2 0.25 0.5 0.25 2 0.25 0.4 0.4 2 0.1 0.9 0.15 4 0.1 0.7 0.2 4 0.1 0.5 0.25 4 0.1 0.4 0.4 4 Låml C13 m Au 43* _11- Givetvis kan dessa mått endast ett exempel och kan varieras över vida gränser.

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 noggranna reglering av fjäderkraften användas även i andra typer av stötdämparventiler såsom olika typer av fjädrar förspända enstegs- eller backventiler.

Claims (12)

10 15 20 25 30 ätt-Q» _12- Patentkrav

1. Ventil (1) avsedd att justera trycket hos ett dämpmedieflöde mellan en stötdämpares dämpkammare vilket är reglerat av kraftbalansen pá en eller flera i ett ventllhus (2) axiellt rörliga ventildelar (4) där kraftbalansen delvis eller huvudsakligen skapas av ett av dämpmedieflödet beroende dämpmedietryck pàverkande den rörliga ventildelen (4) mot verkan ett fjäderarrangemang innefattande en styv fjäder (5) och en vek fjäder (6), k ä n n e t e c k n a d av att den veka fjädern (6) har formen av en tunn cirkulär bricka med en första (6”) och en andra fjäderyta (6”) samt en inre (6a) och en yttre (6b) fjäderdel huvudsakligen separerade från varandra med hälrum (6c) men pà minst tvä ställen förbundna med ben (6d) så att den yttre (6b) och den inre (6a) fjäderdelen kan fjädra i förhållande till varandra och där, vid en rörelse maximalt en sträcka (S) på ventildelen (4), regleras kraftbalansen på ventildelen (4) mot verkan av nämnda fjädringsrörelse mellan den yttre (6b) och den inre fjäderdelen (6a) och vid förflyttningar längre än denna sträcka (S) regleras kraftbalansen mot verkan av den styva fjädern (5).

2. Ventil enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av att den styva fjädern (5) vilar på den första fjäderytan (6”) av den veka fjädern (6) och att sträckan (S) bestäms av ett avstånd mellan ventilhuset (2) och den andra fjäderytan (6”) av den veka fjädern (6) vilken är parallell med den första ytan (6”).

3. Ventil enligt krav 2 k ä n n e t e c k n a d av att sträckan (S) företrädesvis är mellan 0,005-0,065 mm.

4. Ventil enligt något av ovanstående krav k ä n n e t e c k n a d av att den inre (6a) och den yttre fjäderdelen (6b) är förskjutna relativt varandra med ett avstånd (P). 10 15 20 25 30 UI lßü ...zu CC' an: »Fä _13-

5. Ventil enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a d av att den relativa förskjutningen (P) mellan den inre (6a) och den yttre (6b) fjäderdelen skapas genom att den veka fjädern (6) förspänns mellan en fast del (2a) i ventilhuset (2) och den styva fjädern (6).

6. Ventil enligt krav 5 k ä n n e t e c k n a d av att förskjutningen (P) mellan den veka fjäderns inre fjäderdel (6a) och den veka fjäderns yttre fjäderdel (6b) skapas genom att den styva fjädern (5) pressar på den veka fjäderns inre del (6a) samtidigt som den veka fjäderns yttre del (6b) ligger an mot den fasta delen (2a) av ventilhuset (2).

7. Ventil enligt krav 5 k ä n n e t e c k n a d av att förskjutningen (P) mellan den veka fjäderns inre fjäderdel (6a) och den veka fjäderns yttre fjäderdel (6b) skapas genom att den styva fjädern (5) pressar pà den veka fjäderns yttre del (6b) samtidigt som den veka fjäderns inre del (6a) ligger an mot den fasta delen (2a) av ventilhuset (2).

8. Ventil enligt kravet 6 eller 7 k ä n n e t e c k n a d av att den veka fjädern (6) förhindrar den styva fjädern (5) att abrasivt slita i ventilhuset (2) genom att vara placerad mellan huset (2) och den styva fjädern (5).

9. Ventil enligt nágot av ovanstående krav k ä n n e t e c k n a d av att sträckan (S) längd justeras genom att en eller flera utbytbara brickor (8) placeras i ventilhuset (2) så att den rörliga ventildelens (4) avstånd till den fasta delen (2a) i ventilhuset (2) förändras.

10. Ventil enligt krav 9 k ä n n e t e c k n a d av att så att sträckan (S) kan ändras utan att demontera fjäderarrangemanget och/eller den rörliga ventildelen (4).

11. Ventil enligt något av ovanstående krav k ä n n e t e c k n a d av att den veka fjädern (6) är tillverkad av en så tunn bricka att fjäderns inner- och 10 53% Siri _14- ytterdiameter (E, D) samt hâlrummen (60) mellan den inre och den yttre fjäderdelen (6a, 6b) kan etsas eller stansas ut ur en fjäderstàlplàt.

12. Ventil enligt något av ovanstående krav k ä n n e t e c k n a d av ventilen är en elektrisk justerbar tvàstegsventil som reglerar dàmparens dämpkaraktàr via en ECU-styrd kontinuerlig elektrisk signal som styr strömtilltörseln (q) till ventilen.