DE2731015C2 - Zweistufiges Drosselventil für die Bodenventilanordnung eines hydraulischen Schwingungsdämpfers - Google Patents

Description

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilverschlußteil (66, 68) eine an den zweiten Ventilsitz (58) anlegbare Ventilscheibe (66) und eine diese abstützende starre Tragscheibe (68) aufweist, wobei Randausnehmungen (94) der Ventilscheibe (66) zusammen mit der Tragscheibe (68) die Drosselkerben begrenzen.

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Drosselventil für die Bodenventilanordnung eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Drosselventil ist in der DE-PS 8 33 574 beschrieben. Bei ihm sind die beiden Ventilverschlußteile aus elastisch nachgiebigem Material hergestellt und sind bei ihrem innenliegenden Rand fest eingespannt, während ihr äußerer, jeweils mit einem Ventilsitz zusammenarbeitender Rand frei ist

Bei diesem bekannten Drosselventil müssen sich die Ventilverschlußteile stark verformen, wenn ein großer Durchflußquerschnitt vom Druckraum zum Vorratsraum des Schwingungsdämpfers erhalten werden soll.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein zweistufig arbeitendes und axial kurz bauendes Drosselventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß ein großer Durchflußquerschnitt vom Druckraum zum Vorratsraum des Schwingungsdämpfers bei verminderter Beanspruchung des Materials der Ventilverschlußteile erhalten wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Drosselventil gemäß Anspruch 1.

Es ist zwar an sich bei Bodenventilanordnungen für hydraulische Schwingungsdämpfer schon bekannt, das den Strom der Hydraulikflüssigkeit vom Druckraum zum Vorraisraum steuernde Ventilverschlußteil als starres Teil auszubilden, welches entgegen der Kraft einer Vorspannfeder in axialer Richtung auf einem Führungszapfen gleitend aus der Schließstellung herausbewegt werden kann (vgL die GB-PS 12 02 225). Diese bekannte Bodenventilanordnung arbeitet aber in Richtung vom Druckraum zum Vorratsraum nicht zweistufig. Bei dem erfindungsgemäßen Drosselventil wird dagegen in einer erstes Öffnungsphase das erste Ventilverschlußteil entgegen der Kraft der ersten Schließfeder geöffnet, und bei hohem Druck wird dieses Ventilverschlußteil am zweiten Ventilverschlußteil zuverlässig abgestützt und bewegt dieses vom zugeordneten Ventilsitz weg, so daß man ohne unzulässig starke Materialbeanspruchung einen großen Durchflußquerschnitt erhält

Derartige große Durchflußquerschnitte sind insbesondere bei Schwingungsdämpfern zur Verwendung in MacPherson-Federbeinen wichtig, da bei diesen die Kolbenstange verhältnismäßig großen Durchmesser haben muß, da sie zugleich eine tragende Funktion in der Achsaufhängung übernehmen muß. Schon bei kleinen Geschwindigkeiten des Kolbens des Schwingungsdämpfers werden infolgedessen große Mengen an Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Druckraum und dem Vorratsraum ausgetauscht

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine einfache Fertigung des Drosselventiles von Vorteil; Ventilscheiben für das zweite Ventilverschlußteil lassen sich auch ohne hohe Kosten in unterschiedlicher Ausführungsform der Randausnehmungen herstellen und auf Lager halten. Durch Auswahl einer speziellen Ventilscheibe aus dem Vorrat läßt sich leicht das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers für einen speziellen Einzelfall vorgeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

F i g. 1 eine teilweise weggebrochene seitliche Ansicht einer Einzelradaufhängung;
F i g. 2 einen axialen Schnitt durch das untere Ende des Schwingungsdämpfers des Federbeins nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstabe;

Fig.3 einen nochmals vergrößerten axialen Schnitt durch einen Teil der in F i g. 2 gezeigten Bodenventilanordnung des Schwingungsdämpfers;

F i g. 4 eine ähnliche Darstellung wie F i g. 3, in welcher jedoch die Ventilverschlußteile der Bodenventilanordnung in einer anderen Stellung gezeigt sind; und Fig.5 einen vergrößerten Schnitt durch einen druckraumseitigen Teil der in F i g. 2 wiedergegebenen Bodenventilanordnung.

F i g. 1 zeigt ein Federbein 10 einer Einzelradaufhängung, welche einen Radzapfen 12 aufweist, auf dem ein Kraftfahrzeugrad 14 gelagert ist. Eine Kolbenstange 16 des Federbeins ist am oberen Ende über ein Federstützlager 18 drehbar an einem gefederten Fahrzeugabschnitt 20 befestigt. Am unteren Ende ist die Kolbenstange 16 mit einem Dämpferkolben 22 verbunden, der eine nicht näher gezeigte Kolbenventilanordnung auf-

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weist Der Dämpferkolben 22 läuft in einem Druckzylinder 24, der koaxial in einem Außenrohr 26 angeordnet ist und zusammen mit diesem einen Vorratsraum 28 für Hydraulikflüssigkeit begrenzt

Beim Bewegen des Dämpferkolbens 22 im Druckzylinder 24 erhält man zum einen eine Dämpfung durch Obertreten von Hydraulikflüssigkeit von der Kolbenunterseite zur Kolbenoberseite über die Kolbenventilanordnung. Zugleich wird bei Bewegung des Dämpferkolbens Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum, weleher durch iie freie Stirnfläche des Dämpferkolbens 22 und den Druckzylinder 24 begrenzt ist, über eine noch näher zu beschreibende Bodenventilanordnung in den Vorratsraum 28 abgegeben oder aus diesem angesaugt, wobei ebenfalls eine Drosselung erfolgt

Auf dem Federbein 10 ist koaxial zur Kolbenstange 16 eine Schraubenfeder 30 angeordnet, welche in einem oberen Federhalter 32 und einem unteren Federhalter 34 einsitzt, wobei ersterer mit der Kolbenstange 16 und letzterer mit dem Außenrohr 26 fest verbunden ist

Wie aus Fig.2 ersichtlich, befindet sich am unteren Ende des Druckzylinders 24 und des Außenrohrs 26 eine insgesamt mit 38 bezeichnete Bodenventilanordnung. Diese hat ein im wesentlichen ringförmiges Ventilgehäuse 40, an dessen oberem Ende ein Absatz 42 ausgebildet ist, welcher das untere Ende des Druckzylinders 24 aufnimmt Am unteren Ende hat das Ventilgehäuse 40 eine Abschrägung 44, und mehrere in ihm in Umfangsrichtung versetzt ausgebildete nutförmige Kanäle 46 verlaufen zur unteren Stirnfläche des Ventilgehäuses 40 hin offen von der Gehäusemitte zum Vorratsraum 28.

Das Ventilgehäuse 40 hat eine Mehrzahl in Umfangsrichtung versetzter axialer Bohrungen 48, von denen in F i g. 2 nur eine sichtbar ist und über welche Hydraulikflüssigkeit vom Vorratsraum 28 ins Innere des Druckzylinders 24 fließen kann. Zur Steuerung dieses Stromes ist ein Einlaßventil vorgesehen, welches zwei koaxiale Ventilsitze 50, 52 und eine mit diesem zuammenarbeitende Ventilscheibe 96 aufweist Dieses Einlaßventil, dessen Aufbau weiter unten noch genauer beschrieben wird, verhindert einen Strom in umgekehrter Richtung vom Inneren des Druckzylinders 24 zum Vorratsraum 28.

Das Ventilgehäuse 40 hat ferner eine Mehrzahl in Umfangsrichtung versetzter axialer Bohrungen 54, über welche Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Druckzylinders 24 zum Vorratsraum 28 strömen kann. Die Bohrungen 54 liegen radial innerhalb der Bohrungen 48 und münden an ihrem unteren Ende in eine im wesentlichen ebene Radialfläche 56 aus. Die Ausmündungsstellen der Bohrungen 48, von denen in F i g. 2 nur eine sichtbar ist, sind von einem ringförmigen Ventilsitz 58 umgeben, der von der Radialfläche 56 axial nach unten vorsteht Zur Steuerung des Stromes von Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Druckzylinders 24 zum Vorratsraum 28 über die Kanäle 46 sind zwei Ventilscheiben 60 und 66 vorgesehen, von denen die erste mit der Radialfläche 56 und die zweite mit dem Ventilsitz 58 zusammenarbeitet.

Zum Vorspannen der im wesentlichen ebenen kreisförmigen Ventilscheibe 60 in eine unmittelbar an der Radialfläche 56 anliegende Schließstellung ist eine unter der Ventilscheibe 60 liegende Feder 62 vorgesehen. In der Schließstellung der Ventilscheibe 60 kann keine Hydraulikflüssigkeit in eine ringförmige Ventilkammer 64 strömen, welche durch die Radialfläche 56, den Ventilsitz 58 und die Ventilscheibe 66 begrenzt ist.

Die ebenfalls im wesentlichen kreisförmige ebene

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60 Ventilscheibe 66 liegt auf einer kreisförmigen Tragscheibe 68, die ihrerseits von einem Schaft 70 her abgestützt ist

Der auf der Achse der Bodenventiianordnung 38 liegende Schaft 70 hat einen vergrößerte radiale Abmessung aufweisenden unten liegenden Kopf 72 und einen zylindrischen Schaftabschnitt 74, der sich durch zentrale öffnungen 76, 78, 80 und 82 in der Tragscheibe 68, der Ventilscheibe 66, der Schließfeder 62 und der Ventilscheibe 60 erstreckt und diese Ventilteile so auf die Achse des Ventilgehäuses 40 ausrichtet Der Schaftabschnitt 74 verläuft ferner durch eine mittige öffnung 84 des Ventilgehäuses 40 und erstreckt sich mit seinem oberen Ende in den Druckzylinder 24 hinein.

Am oberen Ende des Schaftabschnittes 74 ist koaxial eine als Schraubenfeder ausgebildete Schließfeder 86 angeordnet, die an einem am oberen Ende des Ventilschaftes 74 befestigten Federteller 88 angreift und auf einem unteren Federteller 90 abgestützt ist der seinerseits über einen Distanzring 92 am Ventilgehäuse 40 anschlägt

Die Schließfeder 86 spannt somit die Tragscheibe 68 und über diese die Ventilscheibe 66 in F i g. 2 nach oben in die Schließlage vor, in welcher die Ventilscheibe 66 am Ventilsitz 58 anliegt Zugleich wird — wie schon dargelegt — über die an der Ventilscheibe 66 abgestützte Schließfeder 62 die Ventilscheibe 60 in die Schließstellung vorgespannt

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, hat die Ventilscheibe 66 eine Mshrzahl in Umfangsrichtung unter Abstand angeordneter, radial vom Rand nach innen verlaufender Randausnehmungen 94, welche axial fluchtend unter dem Ventilsitz 58 liegen. Die Randausnehmungen 94 geben so zusammen mit dem Ventilsitz 58 und dem Tragkörper 68 Drosselkerben vor, über welche Hydraulikflüssigkeit aus der Ventilkammer 64 zum Vorratsraum 28 strömen kann.

Der Strom von Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 28 zum Inneren des Druckzylinders 24 wird unter Verwendung der schon angesprochenen ebenen kreisförmigen Ventilscheibe 96 gesteuert, die der Oberseite des Ventilgehäuses 40 gegenüberliegt und eine zentrale öffnung 98 hat, deren Rand unmittelbar bei der Außenfläche des Distanzringes 92 liegt. Auf diese Weise ist die Ventilscheibe % axial geführt bezüglich der Ventilsitze 50 und 52 bewegbar. Die Öffnung 98 hat am Rand mehrere in Umfangsrichtung versetzte radial nach außen gerichtete Einschnitte 100, und eine der Ventilscheibe 96 zugeordnete Schließfeder 102, die mit einer mittigen öffnung 104 auf dem Distanzring 92 geführt ist, hat vom Rand radial nach innen verlaufende Einschnitte 106. Auf diese Weise sind die Bohrungen 54 mit dem Inneren des Druckzylinders 24 verbunden.

F i g. 2 zeigt die Bodenventiianordnung in unbelastetem Zustand. Beim Einfedern des Federbeins 10 wird der Dämpferkolben 22 im Druckzylinder 24 nach unten bewegt. Erfolgt diese Bewegung nach unten mit nur geringer Geschwindigkeit, so bewegt sich nur die Ventilscheibe 60 aus ihrer Schließstellung heraus, wie in F i g. 3 gezeigt. In dieser Betriebsstellung der Bodenventiianordnung kann ein begrenzter Strom an Hydraulikflüssigkeit über die Bohrungen 54 und die Drosselkerben, welche durch die Randausnehmungen 94 zusammen mit dem Ventilsitz 58 und der Tragscheibe 68 vorgegeben sind, über die Kanäle 46 zum Vorratsraum 28 fließen.

Erfolgt das Einfedern mit größerer Geschwindigkeit, so verdrängt der Dämpferkolben 22 rasch eine größere

Menge Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Druckzylinders 24. Unter diesen Bedingungen wird in der Ventilkammer 64 ein Druck aufgebaut, welcher zum Abheben der Ventilscheibe 66 vom Ventilsitz 58 entgegen der Kraft der Schließfeder 86 führt Die Ventilscheibe 66 kann unter Mitnahme des Kopfes 72 des Schaftes 70 entgegen der Kraft der Schließfeder 86 eine große Strecke vom Ventilsitz 58 entfernt werden, ohne daß das Material der Ventilscheibe 66 beansprucht wird. Die Ventilscheibe 60 folgt bei großem Öffnungsweg der Ventilscheibe 66 und wird ebenfalls nicht unzulässig beansprucht

Beim Ausfedern des Federbeines 10 wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsraum 28 angesaugt, wobei die Ventilscheibe 96 entgegen der Kraft der Schließfeder 102 von den Ventilsitzen 50 und 52 abgehoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Zweistufiges Drosselventil für die Bodenventilanordnung eines hydraulischen Schwingungsdämpfers, mit

a) einem Ventilgehäuse, in welchem ein vom Druckzylinder zum Vorratsraum des Schwingungsdämpfers führender Durchgang ausgebildet ist und welches zwei zur Gehäuseachse koaxiale, auf der Seite des Vorratsraumes angeordnete Ventilsitze aufweist, von denen der in Strömungsrichtung gesehen erste radial außerhalb des vorratsraumseitigen Endes des Durchganges liegt und der in Strömungsrichtung gesehen zweite radial außerhalb des ersten Ventilsitzes und bezüglich des letzteren axial in Richtung zum Vorratsraum hin versetzt angeordnet ist, und

b) zwei den beiden Ventilsitzen zugeordneten Ventilverschlußteilen, die federnd in die Schließstellung vorgespannt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) das dem zweiten Ventilsitz (58) zugeordnete zweite Ventilverschlußteil (66, 68) in seinem axial mit dem zweiten Ventilsitz (58) fluchtenden Randbereich mit Drosselkerben versehen ist,

d) das erste Ventilverschlußteil (60) über eine erste Schließfeder (62) am zweiten Ventilverschlußteil (66,68) abgestützt ist und

e) das zweite Verschlußteil (66, 68) auf einem Schaft (70) angeordnet ist, welcher sich durch das Ventilgehäuse (40) in den Druckzylinder (24) hineinerstreckt und an dessen freiem Ende eine zweite Schließfeder (86) angreift, welche an der druckzylinderseitigen Stirnwand des Ventilgehäuses (40) abgestützt ist