DE2731015A1

DE2731015A1 - Stossdaempfer-bodenventil

Info

Publication number: DE2731015A1
Application number: DE19772731015
Authority: DE
Inventors: Roland Hubert Camille Beets; Alexandru Oancea; Henri Camille Joseph Vanhove; Jan Mathijs Antoon Wijnhoven
Original assignee: Monroe Auto Equipment Co
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1978-01-12
Also published as: AU2622777A; AU504176B2; GB1539652A; US4076276A; DE2731015C2

Description

Anwaltsakte M-4316

Stoßdämpfer-Bodenventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bodenventil für einen Stoßdämpfer, insbesondere für ein Federbein einer unabhängigen Kraftfahrzeug-Radaufhängung, etwa ein Mac Pherson-Pederbein, mit einem Druckzylinder einschließlich eines in diesem beweglich angeordneten Arbeitskolbens und einem den Druckzylinder umschließenden und mit diesem einen Vorratsraum begrenzenden Außenrohr, wobei das Bodenventil am unteren Ende des Druckzylinders angeordnet ist und den Strömungsmittelstrom zwischen dem Vorratsraum und dem Druckzylinder steuert.

Erfindungsgemäß soll ein Bodenventil dieser Art geschaffen werden, das eine gestufte Steuerwirkung hat und bei geringen Kolbenarbeitsgeschwindigkeiten große Strömungsmittelquerschnitte freigibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung das in den

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- 6 Ansprüchen gekennzeichnete Bodenventil.

Das erfindungsgemäße Bodenventil ist insbesondere für ein Federbein einer unabhängigen Radaufhängung mit einem mit Ventilen versehenen Arbeitskolben verwendbar, der in einem Druckzylinder beweglich angeordnet und am einen Ende einer Kolbenstange befestigt ist, welche an ihrem anderen Ende an einem gefederten Fahrzeugabschnitt angebracht ist. Der Druckzylinder liegt innerhalb eines Außenrohrs und begrenzt mit diesem einen Vorratsraum, und das Bodenventil steuert den Hydraulikstrom zwischen dem Vorratsraum und dem Druckzylinder. Das Bodenventil enthält einen Ventilkörper mit einer zentralen, axial verlaufenden Mittelbohrung, ersten und zweiten, radial auf Abstand gehaltenen Reihen von axial verlaufenden Strömungsmittelbohrungen sowie ersten und zweiten, auf der Oberseite des Ventilkörpers beidseitig der ersten Bohrungsreihe angeordneten, axial gerichteten, konzentrischen Ventilsitzen, und einem dritten, an der Unterseite des Ventilkörpers angeordneten, axial gerichteten Ventilsitz, sowie einen in der Mittelöffnung axial verlaufenden Ventilschaft, eine am oberen Ende des Ventilkörpers angeordnete, erste Ventilscheibe, die zum Absperren des Hydraulikstroms durch die erste Bohrungsreihe an den ersten und zweiten Ventilsitz anlegbar ist, eine zweite Ventilscheibe, die am unteren Ende des Ventilkörpers angeordnet ist und mit diesem zum Absperren des Hydraulikstroms durch die zweite Bohrungsreihe zusammenwirkt, eine

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am unteren Ende des Ventilkörfers angeordnete, zum Unterbrechen einer Hydraulikverbindung zwischen einer an der Ventilkörperunterseite liegenden Ventilkammer und dem Vorratsraum an den dritten Ventilsitz anlegbare, dritte Ventilscheibe und eine Federanordnung, die die entsprechenden Ventilscheiben selektiv in ihre den Hydraulikstrom durch die zugehörigen Strömungsmittelbohrungen sperrende Schließlage drückt.

Das erfindungsgemäße Bodenventil eignet sich insbesondere für ein MacPherson-Federbein, bei dem die Kolbenstange, die zwischen dem Arbeitskolben des Federbeins und dem gefederten Fahrzeugabschnitt angeordnet ist, einen verhältnismäßig großen Durchmessea*hat. Die Hydrauliköffnungen des Bodenventils sind normalerweise geschlossen, jedoch gibt das Bodenventil bei geringen Kolbenarbeitsgeschwindigkeiten entsprechend der im Durchmesser verhältnismäßig großen Kolbenstange auch große Durchflußquerschnitte frei, und ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die normalerweise nach unten vorstehende Federanordnung, etwa in Form einer Schraubenfeder, auf der Oberseite des Ventilkörpers liegt, wodurch die unwirksame Länge des Federbein bzw. Stoßdämpfers verringert wird. Das erfindungegemäße Bodenventil hat ferner eine einfache Bauweise, ist leicht zu fertigen und verfügt über eine lajnge Lebensdauer.

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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines ' Federbeins einer unabhängigen Radaufhängung; ;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des Feder- I beins gemäß Fig. 1 einschließlich des Boden- ! ventils; j

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt eines Ausschnitts des Bodenventils gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung,

jedoch in einer anderen Schaltlage der Ventilelemente; und

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt eines weiteren ! Ausschnitts des Bodenventils gemäß Fig. 2. J

Gemäß den Fign., und insbesondere gemäß Fig. 1 enthält das Federbein 10 einer Radaufhängung einen Radzapfen 12, auf dem ein Kraftfahrzeugrad 14 drehbar gelagert ist, sowie eine Kolbenstange 16, die am oberen Ende über ein Feder-

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stützlager 18 drehbar an einem gefederten Pahrzeugabschnitt 20 befestigt ist. Am unteren Ende ist die Kolbenstange 16 an eine mit Kolbenventilen versehene Arbeitskolbenanordnung 22 angeschlossen, welche beweglich in einem Druckzylinder 24 angeordnet ist, der konzentrisch in einem Außenrohr 26 liegt und mit diesem einen Vorratsraum 28 begrenzt. Das im Druckzylinder 24 enthaltene Hydraulikmittel sorgt gemeinsam mit der Ventilanordnung des Arbeitskolbens 22 für eine Dämpfung der Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 im Druckzylinder 24 und somit auch der Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugrad 14 und dem abgefederten Pahrzeugabschnitt 20.

j Auf dem Federbein 10 kann konzentrisch zur Kolbenstange

! 16 eine Schraubenfeder 30 angeordnet sein, die zwischen ^: oberen und unteren Federhaltern 32, 34 liegt, welche mit ' der Kolbenstange 16 bzw.dem Außenrohr 26 verbunden sind.

: Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, befindet sich am unteren j Ende des Druckzylinders 24 und des Außehrohrs 26 ein Boden-

ventil 38 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Ventil-

körper 40, an dessen oberem Rand eine Umfangsnut 42 ausgebildet ist, die das untere Ende des Druckzylinders 24 aufnimmt. Am unteren Ende ist der Ventilkörper 40 bei 44 abgeschrägt und mit mehreren, in Umfangsrichtung versetzten Einschnitten 46 versehen, die von der Unterseite des Ventilkörpers 40 sun Vorratsraum 28 verlaufen. Im Ventilkörper 40 sind mehrere, in umfangsrichtung versetzte, axial ver-

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laufende Strömungsmittelbohrungen 48 ausgebildet, von denen j

eine in Fig. 2 sichtbar ist. Die Bohrungen 48 liegen zwischen ! zwei axial nach oben gerichteten, zueinander konzentrischen ' Ventilsitzen 50 und 52, die selektiv mit einem v/eiter unten ; beschriebenen Verschlußkörper zusammenwirken, um den Hydraulikstrom von der Unterseite des Bodenventils 38 nach oben
in den Druckzylinder 24 abzusperren.

Der Ventilkörper 40 ist ferner mit mehreren, in Umfangs- j richtung versetzten axial verlaufenden, inneren Strömungsmit-

telbohrungen 54 versehen, die radial innerhalb der Strömungs- j

j mittelbohrungen 48 liegen und von denen eine in Pig. 2

sichtbar ist. Die Bohrungen 54 münden an ihren unteren ;

Enden in eine im wesentlichen ebene radial verlaufende j Fläche 56 auf der Unterseite des Ventilkörpers 40, die von j einem axial nach unten gerichteten, ringförmigen Ventilsitz
58 umschlossen ist. Die Bohrungen 54 sorgen auf die
unten beschriebene Weise selektiv für einen Hydraulikstrom
vom Inneren des Druckzylinders 24 zur Unterseite des
Bodenventils 38 und von dort über die Einschnitte 56 zum
Vorratsraum 28.

Zum wahlweisen Öffnen und Schließen der inneren Bohrungen
54 enthält das Bodenventil 38 eine im wesentlichen ebene,
kreisförmige Ventilscheibe 60, die unmittelbar an die
Radialfläche 56 anlegbar ist und in dieser Lage durch eine

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unmittelbar unter der Ventilscheibe 60 angeordnete Feder gehalten wird, wodurch der Hydraulikstrom über die Bohrungen 54 nach unten in eine ringförmige Ventilkammer 64 blockiert wird, die durch die Radialfläche 56 und den Ventilsitz 58 teilweise begrenzt wird. Axial unterhalb der Feder 62 befindet sich eine zweite, im wesentlichen kreisförmige, ebene Ventilscheibe 66, die mit dem Ventilsitz 58 zusammenwirken kann, um die Strömungsmittelverbindung von der Ventilkammer 64 in den Raum unmittelbar unterhalb des Bodenventils 38 zu sperren und somit den Hydraulikstrom von den Bohrungen 54 in den Vorratsraum 28 zu unterbrechen. Die Ventilscheibe 66 liegt unmittelbar oberhalb einer kreisförmigen Tragscheibe 68.

Im wesentlichen koaxial zum Bodenventil 38 liegt ein zentraler Ventilschaft 70, der eine im Durchmesser erweiterte, untere Schulter 72 und einen im wesentlichen zylindrischen Schaftabschnitt 74 aufweist, welcher sich durch zentrale Öffnungen 76, 78, 80 und 82 in der Tragscheibe 68, der Ventilscheibe 66, der Feder 62 bzw. der Ventilscheibe 60 erstreckt und diese Ventilteile in der zum Ventilkörper koaxial ausgerichteten Lage hält. Der Schaftabschnitt 74 des Ventilschaftes 70 verläuft ferner durch eine zentrale Mittelöffnung 84 des Ventilkörpers 40 und erstreckt eich mit seinem oberen Ende in den Druckzylinder 24» wie dies« am

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deutlichsten in Fig. 2 gezeigt ist. Die Tragscheibe 68 und die Ventilscheibe 66 sind auf der Schulter 72 abgestützt.

Am oberen Ende des Schaftabschnitts 74 ist koaxial eine Schraubenfeder 86 angeordnet, die zwischen axial auf Abstand gehaltenen, oberen und unteren Federhaltern 88 bzw. 90 abgestützt ist. Der untere Federhalter 90 liegt auf einem Abstandring 92, der seinerseits auf der Oberseite des'Ventilkörpers 40 liegt. Die Feder 86 beaufschlagt den Ventilschaft 70 mit einer axial nach oben gerichteten Schließkraft, wodurch die Ventilteile 66 und 68 nach oben in die in Fig. 2 gezeigte Schließlage gedrückt werden, in der die Ventilscheibe 66 am Ventilsitz 58 anliegt. Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, sind in der Ventilscheibe 66 mehrere, in Umfangerichtung auf Abstand gehaltene, radial nach innen verlaufende Nebenstrom-Öffnungen 94 unmittelbar unterhalb des Ventilsitzes 58 eingeschnitten, die aus den unten erwähnten Gründen einen begrenzten Hydraulikstrom zwischen der Ventilkammer 64 und der Unterseite des Badenventils 38 ermöglichen.

Der Hydraulikstrom über die äußere Bohrungsreihe 58 wird zum Teil mit Hilfe einer ebenen,-'·,kreisförmigen Einlaß-Ventilscheibe 96 gesteuert, die auf der Oberseite des Ventilkörperβ 40 angeordnet und mit einer zentralen Öffnung 98 versehen ist, deren Rand unmittelbar am Außenrand des

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Abstandrings 92 liegt, so daß dieser die Ventilscheibe 96 bei ihrer Axialverschiebung zu und von den Ventilsitzen 50, 52 führt. Am Rand ist die Öffnung 98 mit mehreren, in Umfangsrichtung versetzten, radial nach außen gerichteten Einschnitten 100 versehen, die eine Strömungsmittelverbindung vom Inneren des Druckzylinders 24 zu den Bohrungen 54 herstellen. Unmittelbar oberhalb der Ventilscheibe 96 liegt eine scheibenförmige Einlaßfeder 102 mit einer Mittelöffnung 104, in die sich das obere Ende des als Führungsteil wirkenden Abstandrings 92 erstreckt. Die Feder 102 enthält mehrere, radial nach außen und unten verlaufende Federfinger 105, die auf der Oberseite der Ventilscheibe 96 anliegen und diese federnd in die dichtende Anlage an die Ventilsitze 50, 52 andrücken. Zwischen den Fingern 105 befinden sich mehrere, radial gerichtete Einschnitte 106, die einen Hydraulikstrom zu und von den Einschnitten in der Ventilscheibe 96 und somit den inneren Bohrungen 54 ermöglichen. Die Finger 105 sind geringfügig nach unten abgebogen und beaufschlagen somit die Ventilscheibe 96 auf der Oberseite mit einer Vorspannkraft vorgegebener Größe. Ferner kann die Feder 62 vorgespannt sein, um sicherzustellen, daß die Ventilscheibe 60 in Anlage an der im wesentlichen ebenen Radialfläche 56 gehalten wird.

Im statischen Zustand des Federbeins 10 befinden sich die verschiedenen Teile des Bodenventils 38 in den in Fig. 2

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gezeigten Stellungen. Beim Einfedern, also einer Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 22 im Druckzylinder 24 mit geringer Kolbengeschwindigkeit bewegt sich die Ventilscheibe 60 aus der in Pig. 2 gezeigten Stellung in die in Pig. 3 gezeigte Lage, so daß eine begrenzte Hydraulikmenge über die Strömungsmittelbohrungen 54 und zwischen der Radialfläche 56 und der Oberseite der Ventilscheibe 60 in die Ventilkammer 64 einströmen kann. Von dort kann die begrenzte Strömungsmittelmenge zwischen den Nebenstrom-Auslässen 94 zu einer Stelle unterhalb des Ventilkörpers 40 und dann über die Einschnitte 46 in den Vorratsraum 28 entweichen. Wenn die Hubgeschwindigkeit des Arbeitskolbens 22 und der Kolbenstange 16 einen vorgegebenen Wert übersteigt, bewegt sich der Ventilschaft 70 von der in Pig. 2 gezeigten Stellung in die in Pig. 4 gezeigte Stellung nach unten, woraufhin sich die Ventilscheibe 66 vom Ventilsitz 58 abheot und einen entsprechend größeren Hydraulikmengenstrom über die Bohrungen 54 in den Vorratsraum 28 ermöglicht.

Wenn sich der Arbeitskolben 22 und die Kolbenstange 16 im Federbein 10 nach oben bewegen und diese Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 22 eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht, hebt sich die Ventilscheibe 96 von den Ventilsitzen 50, 52 entgegen der Kraft der Ventilfeder 102 aus der in Pig. 2 gezeigten Stellung nach oben in die in Pig. 5 ge-

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zeigte Stellung ab und das Hydraulikmittel kann über die Bohrungen 48 und zwischen den Ventilsitzen 50, 52 und der Unterseite der Ventilscheibe 96 nach oben ins Innere des Druckzylinders 24 einströmen.

Das Bodenventil 38 ist vor allem für eine unabhängige Radaufhängung mit einem MacPherson-Federbein 10 verwendbar, bei dem das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Kolbenstange 16 und dem Durchmesser des Druckzylinders 24 verhältnismäßig groß und somit ein großes Nachfüllventil in der Bodenventilanordnung 38 erforderlich ist. Bei dem Bodenventil 38 sind die Auslaßöffnungen normalerweise geschlossen, haben jedoch bei verhältnismäßig geringen Kolbengeschwindigkeiten einen großen Durchflußquerschnitt. Da ferner die Schraubenfeder 86 oberhalb des Ventilkörpers 40 angeordnet ist und nicht vom Ventilkörper 40 nach unten verläuft, kann die unwirksame Länge des Federbeins 10 im Hinblick auf eine kompakte Fahrzeugbauweise äußerst klein gehalten werden.

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Leerseite

Claims

Pat ent an sprüche

1.^Bodenventil für einen Stoßdämpfer, insbesondere für ein Federbein einer unabhängigen Kraftfahrzeug-Radaufhängung, mit einem Druckzylinder einschließlich eines in diesem beweglich angeordneten Arbeitskolbens und einem den Druckzylinder umschließenden und mit diesem einen Vorratsraum begrenzenden Außenrohr, wobei das Bodenventil am unteren Ende des Druckzylinders angeordnet ist und den Strömungsmittelstrom zwischen dem Vorratsraum und dem Druckzylinder steuert, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (40) mit einer zentralen, axial verlaufenden Mittelöffnung (84) und ersten und zweiten, radial auf Abstand gehaltenen Reihen von axial verlaufenden Strömungsmittelbohrungen (48, 54)» erste und zweite, axial gerichtete, konzentrische Ventilsitze (50, 52), die auf der Oberseite des Ventilkörpers beidseitig der ersten Bohrungsreihe (48) angeordnet sind, einen eine Ventilkammer (64) an der Unterseite des Ventilkörpers teilweise begrenzenden, axial gerichteten, dritten Ventilsitz (58), der radial außerhalb deijzweiten Bohrungsreihe (54) an der Unterseite des Ventilkörpers angeordnet ist, einen

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ORlGlNAL INSPECTED

in der Mittelöffnung (84) axial verlaufenden Ventilschaft (70), eine am oberen Ende des Ventilkörpers angeordnete, erste Ventilscheibe (96), die zum Absperren des Strömungsmittelstroms durch die erste Bohrungsreihe (48) an den ersten und zweiten Ventilsitz (50, 52) anlegbar ist, eine zweite Ventilscheibe (60), die an unteren Ende des Ventilkörpers angeordnet ist und mit diesem zum Absperren des Strömungsmittelstroms durch die zweite Bohrungsreihe (54) normalerweise zusammenwirkt, eine am unteren Ventilkörperende angeordnete, zum Unterbrechen der Strömungsmittelverbindung von der Ventilkammer (64) in den Vorratsraum (28) an den dritten Ventilsitz (58) anlegbare, dritte Ventilscheibe (66), die am Ventilschaft (70) befestigt und bewegungsschlüssig mit diesem in Axialrichtung des Ventilkörpers (40) zum Öffnen bzw. Schließen eines Strömungspfades zwischen dem Vorratsraum (28) und der Ventilkammer (64) verstellbar ist, sowie eine Federanordnung (86) auf der Oberseite des Ventilkörpers, durch die die dritte Ventilscheibe in die Schließlage gedrückt wird.

2. Bodenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ventilsitz (58) am unteren Ende der zweiten Bohrungsreihe (54) gelegen ist.

3. Bodenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Ventilkörpers (40) eine zentrale

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Aussparung ausgebildet ist, die teilweise durch eine ebene, an der Ventilkörperunterseite gelegene Radialfläche (56) begrenzt ist, in die die zweite Bohrungsreihe (54) mit dem unteren Bohrungsende mündet.

4. Bodenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Ventilscheibe (60) bei einer geringen Kolbenge- j

schwindigkeit von der Radialfläche (56) und die dritte Ventil-j

scheibe (66) bei hoher Kolbengeschwindigkeit entgegen der Kraft der Federanordnung (36) vom dritten Ventilsitz (58) abhebbar ist.

5. Bodenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (86) eine Schraubenfeder aufweist.

6. Bodenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schraubenfeder (86) am oberen Ende des Ventilschaftes (70) angeordnet ist.

7. Bodenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Feder (102), durch die die erste Ventilscheibe (96) an den ersten und den zweiten Ventilsitz (50, 52) gedrückt wird.

8. Bodenventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

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zweite Feder (102) mehrere, auf die erste Ventilscheibe (96) unter Vorspannung einwirkende Federfinger (105) aufweist.

9. Bodenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ventilscheibe (66) am Außenrand mit mehreren, die Ventilkammer (64) mit dem Vorratsraum (28) verbindenden Auslaßöffnungen (94) versehen ist.

10. Bodenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erweiterte, einerseits am Arbeitskolben (22) und andererseits an einem gefederten Fahrzeugabschnitt (20) befestigte Kolbenstange (16).

11. Bodenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis der Kolbenstange (16) zum Druckzylinder (24) groß ist.

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