DE102004060485A1

DE102004060485A1 - Dämpfventil

Info

Publication number: DE102004060485A1
Application number: DE102004060485A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Wirth (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper, auf dem mindestens eine elastische Ventilscheibe über eine ebene Stützscheibe vorgespannt ist, wobei sich die Stützscheibe axial an einer ersten Fixierfläche abstützt und eine Verspannungskette zwischen der ersten Fixierfläche der Stützscheibe, der mindestens einen Ventilscheibe, dem Dämpfventilkörper und einer zweiten Fixierfläche vorliegt, und ein Kontaktblech zwischen der Stützscheibe und der Fixierfläche als eine vom Grundkörper erhabene Fläche ausgeführt ist, deren radiale Ausdehnung kleiner ist als die Fixierfläche.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 101 59 936 C1 ist ein Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, bekannt, das mindestens eine elastisch Ventilscheibe auf einem Ventilkörper aufweist, wobei die Ventilscheibe über eine Auflagerscheibe zu einer Stützscheibe verspannt ist. Die Ventilscheibe verformt sich bei einer Abhubbewegung vom Kolbenkörper idealisiert betrachtet um den Außendurchmesser der Auflagerscheibe, so dass der Kraftfluss von der Ventilscheibe auf die Stützscheibe übertragen wird. Die Stützscheibe ist zwar sehr massiv ausgeführt, jedoch insbesondere an der Kolbenunterseite sehr hoch belastet, da die Dämpfkräfte in Ausfahrrichtung etwa um das zwei- bis vierfache größer sind als die Dämpfkräfte die auf der mindestens einen Ventilscheibe auf der Kolbenoberseite wirken. Der Stützscheibe ist eine Ausgleichsscheibe nachgeordnet, an der sich wiederum die Kolbenmutter abstützt. Der Kraftfluss setzt sich von der Stützscheibe über eine Fixierfläche der Ausgleichsscheibe auf die Kolbenmutter fort. Bei entsprechend großen Dämpfkräften verformt sich die Stützscheibe zwar nur geringfügig, doch treten sehr große Spannungen auf. Des weiteren wirkt die Stützscheibe trotz ihrer massiven Bauweise wie eine weitere Ventilscheibe und beeinflusst damit die Dämpfkraftkennlinie des Dämpfventils. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Ausgleichsscheibe die Stützscheibe noch verstärkt, jedoch ähnlich wie die Auflagerscheibe ein Kippkante aufweist, um die sich die Stützscheibe elastisch verformt. Damit ändert sich auch das Öffnungsverhalten der Ventilscheiben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dämpfkraftabweichungen bei einem Dämpfventil zu minimieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, ein Kontaktbereich zwischen der Stützscheibe und der Fixierfläche als eine vom Grundkörper erhabene Fläche ausgeführt ist, deren radiale Ausdehnung kleiner ist als die Fixierfläche.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass der Kraftflussweg ausgehend von der Ventilscheibe in die Stützscheibe und weiter auf die Fixierfläche wiederholgenau ausgeführt ist. Bei allen Teilen in der Verspannungskette gehen schon kleinste Maß- und Lagetoleranzen in den Kraftflussweg ein. Wenn man auch die radiale Lage des Kraftflusswegs bezogen auf alle verspannten Teile näher bestimmt, dann werden dadurch auch wirksame Hebellängen vorgegeben, die bei der Krafteinleitung auf die besagten Scheiben wirken und folglich auch die elastische Verformung beeinflussen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die erhabene als eine Prägefläche ausgeführt. Ein Prägevorgang lässt sehr präzise Konturen entstehen. Es wird davon ausgegangen, dass der vollständige Kontaktbereich mit vertretbarem Aufwand nicht ausreichend hergestellt werden kann. Deshalb wird die radiale Ausdehnung und damit die Größe der erhabenen Fläche begrenzt, so dass nur ein partielles Prägen notwendig ist.

Dabei wird angestrebt, dass die erhabene Fläche einen scharfkantigen Übergang zu ihrem Rand aufweist. Scharfkantig ist nicht unbedingt gleichzusetzen mit einem rechtwinkligen Übergang von der erhabene Fläche. In der Praxis hat sich ein konvexer Übergangsradius als tendenziell nachteiliger herausgestellt als beispielsweise ein konkaver Radius.

Dabei ist vorgesehen, dass bevorzugt die erhabene Fläche auf der Stützscheibe ausgeführt ist. Die Stützscheibe wird vielfach an anderer Stelle schon vergleichsweise maßgenau hergestellt, so dass der Prägevorgang keinen erheblichen Kostenmehraufwand bedeutet.

Alternativ kann die erhabene Fläche von dem die Fixierfläche aufweisendem Bauteil gebildet werden, die z. B. an einer Ausgleichsscheibe einer Kolbenstangenmutter angeprägt ist.

Bei einer Variante ist zwischen der Stützscheibe und der Fixierfläche eine separate Trennscheibe eingelegt, deren Außendurchmesser kleiner ist als die Fixierfläche.

Wenn man die Trennscheibe ausreichend dünn dimensioniert, dann treten randseitig keine nennenswerten Stanzgrate auf, so dass die Trennscheibe die erhabene Fläche bildet und an der Stützscheibe keine Prägung für den Kontaktbereich in Richtung der Fixierfläche vorgenommen werden muss.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer
1a; b Varianten der Prägefläche zur 1
2 Ausgleichsscheibe für ein Dämpfventil nach 1 mit Prägefläche
3 Trennscheibe zwischen der Stützscheibe und der Fixierfläche
Die 1 zeigt ein Dämpfventil 1 für einen Schwingungsdämpfer anhand einer Anwendung bei einem Schwingungsdämpfer. Das Dämpfventil umfasst einen auf einem Kolbenstangenzapfen 3 montierten Dämpfventilkörper 5, auf dem beidseitig mindestens eine elastische Ventilscheibe 7, 9 angeordnet ist, die Drosselkanäle richtungsabhängig 11; 13 zumindest teilweise abdecken. Auf der mindestens einen Ventilscheibe 11; 13 befindet sich jeweils eine Auflagerscheibe 15; 17, der sich eine nur leicht elastische Stützscheibe 19; 21 anschließt. Die Auflagerscheibe verfügt über einen deutlich kleineren Außendurchmesser als die Stützscheibe, so dass ein Ringspalt vorliegt, dessen Höhe den maximalen Abhub der Ventilscheibe 7, 9 bestimmt. In Richtung einer Kolbenmutter 23 des Kolbenstangenzapfens 3 ist der Stützscheibe noch eine Ausgleichsscheibe 25 nachgeordnet. Die Stützscheibe 19 auf der Dämpfventiloberseite stützt sich direkt an einer ersten Fixierfläche 27 eines Absatzes und des Kolbenstangenzapfens ab. Damit liegt eine Verspannungskette ausgehend von der Kolbenmutter 23 bis zur ersten Fixierfläche 27 vor.
Eine zweite Fixierfläche 29 wird von der Ausgleichsscheibe 25 gebildet, wobei ein Kontaktbereich zwischen der Stützscheibe 21 und der Ausgleichsscheibe 25 als eine erhabene ebene Prägefläche 30 der Stützscheibe 21 ausgeführt ist, die einen scharfkantigen Übergang 31 zu ihrem äußeren Rand aufweist. Auch zum Innendurchmesser ist die Prägefläche 30 mit einem Übergang 33 versehen. Der Höhenunterschied zwischen der Prägefläche 30 und der übrigen Oberfläche der Stützscheibe beträgt nur wenige Zehntelmillimeter. In den 1a und 1b sind verschiedene sinnvolle Übergangsprofile des äußeres Randes der Prägefläche 30 beispielhaft dargestellt. Wesentlich ist, dass das einfache axiale Anprägen der Prägefläche 30 und der damit verbundenen geringfügigen Stauchung keinen nennenswerten Einfluss auf den wirksamen Außendurchmesser der Fixierfläche 29 ausübt.
In der 1 ist die Prägefläche 30 an der Stützscheibe 21 ausgeführt. Man kann die Prägefläche 30 jedoch auch, wie die 2 zeigt, an der Ausgleichsscheibe 25 vorsehen, wobei dann sinnvollerweise auf beiden Seite die Prägefläche 30 vorliegen sollte, damit eine richtungsunabhängige Einbausituation vorliegt. Es fallen die zweite Fixierfläche und Prägefläche zusammen, da sie beide von demselben Bauteil gebildet werden.
Eine weitere Möglichkeit zeigt 3. Zwischen der Stützscheibe 21 und der Ausgleichsscheibe 25 ist eine separate Trennscheibe 35 eingelegt, deren Außendurchmesser kleiner ist als die Ausgleichsscheibe 25. Eine sehr dünne Trennscheibe weist praktisch keinen Stanzgrat auf und verfügt über einen scharfkantigen Übergang zum Rand. Damit stellt die Trennscheibe die Fixierfläche 29.
Bei einer Druckbeaufschlagung der Ventilscheibe 7 beispielsweise durch den Drosselkanal 13 heben die Ventilscheiben 7 durch elastische Verformung am äußeren Rand vom Dämpfventilkörper 5 ab und legen sich an der Stützscheibe 21 an, die mit der Druckbeaufschlagung der Ventilscheibe ebenfalls auf Biegung beansprucht wird. Der Kraftfluss setzt sich weiter über die Prägefläche 30 auf die Ausgleichsscheibe 25 fort. Wesentlich ist, dass die Vorspankraft der Kolbenmutter 23 im Durchmesserbereich der Prägefläche in die Stützscheibe eingeleitet wird. Aufgrund des Übergangs 33 am Innendurchmesser der Prägefläche 30 stellt sich ein Kraftfluss im Außendurchmesserbereich der Prägefläche ein, wie aufwändige Spannungsuntersuchungen gezeigt haben. Mit dem gezielten Kraftfluss auf die Stützscheibe 21 kann auch der Kraftfluss auf die Auflagerscheibe 17 gelenkt werden, indem man die Stützscheibe in Richtung bevorzugt mit einer leicht schräg zur Kolbenstangenzapfenachse geneigten Auflagerfläche profiliert, wie es ausführlich in der DE 101 59 936 C1 beschrieben ist, wobei der Inhalt dieses Patents einen Teil der vorliegenden Figurenbeschreibung darstellt. Damit ergibt sich ein radial sehr enger Weg für den Kraftfluss zwischen der Ventilscheibe 7 und der zweiten Fixierfläche 29, wodurch das elastische Verformungsverhalten der Ventilscheibe und damit eine vorgegebene Dämpfkraftkennlinie sehr genau einhaltbar ist.
Selbstverständlich könnte man die Prägefläche 30 auch an der Stützscheibe 19 auf der Oberseite des Dämpfventils 1 vornehmen, jedoch treten an den Ventilscheibe 5 der Oberseite in der Regel deutlich geringere Dämpfkraft auf, so dass die Auswirkungen der Prägefläche 30 nicht so stark in eine Kennlinienmessung eingehen.

Claims

Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper, auf dem mindestens eine elastische Ventilscheibe über eine ebene Stützscheibe vorgespannt ist, wobei sich die Stützscheibe axial an einer ersten Fixierfläche abstützt und eine Verspannungskette zwischen der ersten Fixierfläche der Stützscheibe, der mindestens einen Ventilscheibe, dem Dämpfventilkörper und einer zweiten Fixierfläche vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktbereich (30) zwischen der Stützscheibe (19; 21) und der Fixierfläche (29) als eine vom Grundkörper erhabene Fläche (30) ausgeführt ist, deren radiale Ausdehnung kleiner ist als die Fixierfläche (29).
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabene Fläche als eine Prägefläche (30) ausgeführt ist.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erhabene Fläche (30) einen scharfkantigen Übergang (31) zu ihrem Rand aufweist.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabene Fläche (30) auf der Stützscheibe (19; 21) ausgeführt ist.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabene Fläche (30) von dem die Fixierfläche (29) aufweisenden Bauteil (25) gebildet wird.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützscheibe (21) und der Fixierfläche (29) eine separate Trennscheibe (35) eingelegt ist, deren Außendurchmesser kleiner ist als die Fixierfläche (29).