DE102008043564A1

DE102008043564A1 - Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft

Info

Publication number: DE102008043564A1
Application number: DE102008043564A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmitt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, mit einer Strömungsverbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen innerhalb der Kolbenstange, die ein verstellbares Drosselventil aufweist, dem für eine Bewegungsrichtung innerhalb der Strömungsverbindung ein über eine Federkraft belastetes Dämpfventil zugeordnet ist, das ein an der Kolbenstange befestigtes Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange einen Dämpfmediumanschluss aufweist und beide Dämpfmediumanschlüsse Bestandteil jeweils eines Dämpfventils sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der US 4 476 967 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der eine hohle Kolbenstange aufweist, in der eine axial bewegliche Steuerstange ein Nadelventil ansteuert. Dieses Nadelventil reguliert den Querschnitt in einem Bypass zu Ventilen in einem Kolben, der wiederum zwei Arbeitsräume in einem mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder unterteilt. Der Bypass wird sowohl bei einer Ausfahrbewegung wie auch bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange vom Dämpfmedium durchströmt.
Die GB 2 126 687 A1 betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer, in dessen hohler Kolbenstange eine drehbare Steuerstange ein Schieberventil bildet. In Verbindung mit einem Rückschlagventil können somit für die Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange unterschiedliche Dämpfkräfte erzeugt werden. Dabei wird für die Ausfahrbewegung die Dämpfkraft innerhalb der Bypassverbindung von einer Reihenschal tung des Durchtrittsquerschnitts am Schieberventil und einem mit Ventilscheiben bestückten Dämpfventil bestimmt. Bei einer Einfahrbewegung öffnet das Rückschlagventil, so dass das Dämpfmedium unter Umgehung des Dämpfventils einen separaten Durchtrittsquerschnitt am Schieberventil passieren kann.
Die EP 196 030 B1 offenbart einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, wobei einem Durchtrittsquerschnitt an einer hohlen Kolbenstange in Reihe ein Dämpfventil in Reihe nachgeordnet ist. Dieses Dämpfventil verfügt über einen kleinen strömungsrichtungsunabhängigen Querschnitt. Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung hebt eine Ventilscheibe des Dämpfventils ab, während es bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung wie ein Rückschlagventil fungiert und nur den strömungsrichtungsunabhängigen Querschnitt offen hält.
Sowohl die Variante nach der GB 2 126 687 A1 wie auch der EP 196 030 B1 bietet nur für eine Bewegungsrichtung der Kolbenstange eine erstrebenswerte Dämpfkraftverstellung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein verstellbares Dämpfventil zu realisieren, dass für beide Kolbenstangenbewegungsrichtung eine wirksame Dämpfkraftverstellung aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gehäuse für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange einen Dämpfmediumanschluss aufweist und beide Dämpfmediumanschlüsse Bestandteil jeweils eines Dämpfventils sind.
Der Schwingungsdämpfer verfügt nun über eine Dämpfeinrichtung, die sowohl für die Einfahr- wie auch für die Ausfahrbewegung eine sehr gute Verstellbarkeit aufweist
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein Dämpfmediumanschluss von einer Eintrittsöffnung gebildet, die von einer in Richtung des Gehäuseinnenraums abhebenden Ventilscheibe abgedeckt wird.
Dabei ist die für die Ausfahrrichtung wirksame Ventilscheibe innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die in Ausfahrrichtung wirksame Dämpfkraft soll im Vergleich zur Dämpfkraft bei einer Einfahrbewegung deutlich größer sein. Eine kleinere Ventilscheibe benötigt in der Regel eine größere Anströmgeschwindigkeit, um einen Durchlassquerschnitt freizugeben.
Um insgesamt einen kleinen axialen Bauraum einrichten zu müssen, ist die abhebende Ventilscheibe elastisch ausgeführt und am Gehäuse axial verspannt.
Zur Vermeidung von Leckagen ist das über eine Steuerstange wirksame Drosselventil als ein Nadelventil ausgeführt.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird das Gehäuse von einem topfförmigen Bauteil gebildet, in dessen Boden die mindestens eine Eintrittsöffnung ausgeführt ist. Das Gehäuse kann sehr leicht als Stanzbiegeteil oder Sinterteil hergestellt werden.
Vorteilhafterweise verschließt die für die Einfahrrichtung wirksame Ventilscheibe das topfförmige Gehäuse deckelartig. Als druckbeaufschlagte Fläche steht nahezu die gesamte innere Ringfläche des Gehäuses zur Verfügung, so dass die Ventilscheibe schon bei geringen Anströmgeschwindigkeiten eine Öffnungsbewegung ausführt.
Für die Fixierung der einzelnen Ventilbauteile ist nur ein sehr geringer Aufwand notwendig, da die Ventilscheiben für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange über einen Distanzring an einem radialen Absatz der Kolbenstange verspannt sind.
Um eine möglichst ungehinderte Strömung zu erreichen, sind in dem Distanzring radiale Verbindungskanäle zwischen der hohlen Kolbenstange und dem Gehäuse ausgeführt.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 beliebiger Bauart. In einem mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich angeordnet. Der Kolben 7 unterteilt den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11. Im Kolben 5 sind Strömungskanäle 13; 15 ausgeführt, deren Austrittsöffnungen mit mindestens einer Ventilscheibe 17; 19 zumindest teilweise abgedeckt wird. Die Ventilscheiben 17; 19 heben bei einer Anströmung aus dem Strömungskanal 13; 15 von einer Ventilsitzfläche 21; 23 am Kolben 7 ab und wirken bei einer Anströmung unmittelbar aus dem Arbeitsraum 9; 11, also bei einer gegensinnigen Bewegung, als ein Rückschlagventil.
Innerhalb der hohl ausgeführten Kolbenstange 5 ist eine axial bewegliche Steuerstange 25 angeordnet. Zusammen mit einer Ventilhülse 27 im Inneren der hohlen Kolbenstange 5 bildet die Steuerstange ein Nadelventil als Drosselventil 29 innerhalb einer Strömungsverbindung 31 zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 11. Der Drosselquerschnitt des Drosselventils 29 wird über die axiale Position einer konischen Spitze 33 der Steuerstange 25 und einer stirnseitigen Ventilsitzfläche 35 der Ventilhülse 27 gebildet.
An der Kolbenstange 5 ist ein ringförmiges Gehäuse 37 angeordnet, das als topfförmiges Bauteil gebildet ist. In dessen Boden 39 ist mindestens eine Eintrittsöffnung 41 in das Gehäuse 37 ausgeführt. Die Eintrittsöffnung 41 wird von einer in Richtung des Gehäusesinnenraums 43 abhebenden Ventilscheibe 45 abgedeckt. Dazu ist die für die Ausfahrrichtung der Kolbenstange 5 wirksame Ventilscheibe 45 innerhalb des Gehäuses angeordnet. Diese abhebende Ventilscheibe 45 ist elastisch ausgeführt und am Gehäuse 37 axial verspannt.
Eine für die Einfahrrichtung wirksame Ventilscheibe 47 verschließt das topfförmige Gehäuse 37 deckelartig. Über einen Distanzring 49 werden die Ventilscheiben 45; 47 für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 5 an einem radialen Absatz 51 der Kolbenstange 5 zusammen mit dem Kolben 7 verspannt. In dem Distanzring 49 sind radiale Verbindungskanäle 53 zwischen der hohlen Kolbenstange 5 und dem Gehäuse 37 ausgeführt.
Wenn eine insgesamt große Dämpfkraft benötigt wird, dann wird die Strömungsverbindung 31 als Bypass zu den Strömungskanälen 13; 15 im Kolben 7 geschlossen. Das gesamte Dämpfmediumvolumen muss bei einer Kolbenstangenbewegung durch die Strömungskanäle 13; 15 verdrängt werden, wobei die Ventilscheibe 17; 19 vom Kolben 7 abhebt.
Bei einer Einfahrbewegung, d. h. einer Verdrängung von Dämpfmedium aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 in die Strömungsverbindung 31, steht das Dämpfmedium am Drosselventil 29 an, ein Weiterströmen in das Gehäuse 37 ist jedoch aufgrund der Schließstellung des Drosselventils nicht möglich. Bei einer Ausfahrbewegung könnte das Dämpfmedium zwar durch die Eintrittsöffnung 41 in das Gehäuse 37 strömen, doch verhindert das Drosselventil 29 einen Abfluss, so dass erst gar keine weitere Füllung des Gehäuses 37 möglich ist.
Ein vollständiges Öffnen des Drosselventils erzeugt die weichst mögliche Dämpfkrafteinstellung der gesamten Dämpfkrafteinrichtung. Das Dämpfmedium kann in Einfahrrichtung durch das geöffnete Drosselventil 29 und über die Verbindungskanäle 53 im Distanzring 49 in den Gehäuseinnenraum 43 strömen und trifft dort auf eine sehr große druckbeaufschlagbare Fläche der Ventilscheibe 47. Diese hebt bei einer vergleichsweise kleinen Kolbenstangengeschwindigkeit ab. Wenn die Kolbenstangengeschwindigkeit ansteigt, dann wirkt sich die Drosselfunktion am Drosselventil 29 dämpfkrafterzeugend aus, so dass durch die Reihenschaltung des Drosselventils 29 mit dem Dämpfventil 47 über einen großen Geschwindigkeitsbereich eine Verstellbarkeit gegen ist. Hätte man nur das Drosselventil 29 in der Strömungsverbindung 31, so würde die Dämpfkraft nur bei großen Kolbenstangengeschwindigkeiten beeinflusst. Hätte man nur das Dämpfventil 47 mit der Ventilscheibe, dann würde oberhalb einer bestimmten Kolbenstangengeschwindigkeit keine Dämpfkraftzunahme an diesem Dämpfventil erreicht werden können.
Bei einer Ausfahrbewegung kann das Dämpfmedium über die bodenseitigen Eintrittsöffnung 41 und die abgehobene Ventilscheibe 45 in den Gehäuseinnenraum 43 einströmen und durch die Verbindungskanäle 53 den Weg in Richtung des Drosselventils 29 fortsetzen und danach den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 erreichen.
Wenn die Kolbenstange eine noch schnellere Bewegung ausübt, dann öffnen parallel zu den beschriebenen Strömungswegen durch die hohle Kolbenstange die Dämpfventile 13; 17; 15; 19 am Kolben 7.

1: Schwingungsdämpfer
3: Zylinder
5: Kolbenstange
7: Kolben
9: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
11: kolbenstangenferner Arbeitsraum
13; 15: Strömungskanäle
17; 19: Ventilscheibe
21; 23: Ventilsitzfläche
25: Steuerstange
27: Ventilhülse
29: Drosselventil
31: Strömungsverbindung
33: konische Spitze
35: stirnseitige Ventilsitzfläche
37: Gehäuse
39: Boden
41: Eintrittsöffnung
43: Gehäuseinnenraum
45; 47: Ventilscheibe
49: Distanzring
51: Absatz
53: Verbindungskanäle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4476967 [0002]
- GB 2126687 A1 [0003, 0005]
- EP 196030 B1 [0004, 0005]

Claims

Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) mit einem Kolben (7) axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben (7) den Zylinder (3) in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (9; 11) unterteilt, mit einer Strömungsverbindung (31) zwischen den beiden Arbeitsräumen (9; 11) innerhalb der Kolbenstange (5), die schaltbares Drosselventil (29) aufweist, dem für eine Bewegungsrichtung innerhalb der Strömungsverbindung (31) ein über eine Federkraft belastetes Dämpfventil (41; 45; 47) zugeordnet ist, das ein an der Kolbenstange (5) befestigtes Gehäuse (37) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (37) für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange (5) einen Dämpfmediumanschluss (41; 53) aufweist und beide Dämpfmediumanschlüsse (41; 53) Bestandteil jeweils eines Dämpfventils (41; 45; 47; 53) sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfmediumanschluss von einer Eintrittsöffnung (41) gebildet wird, die von einer in Richtung des Gehäuseinnenraums (43) abhebenden Ventilscheibe (45) abgedeckt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Ausfahrrichtung wirksame Ventilscheibe (45) innerhalb des Gehäuses (37) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abhebende Ventilscheibe (45; 47) elastisch ausgeführt und am Gehäuse (37) axial verspannt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das über eine Steuerstange (25) wirksame Drosselventil (29) als ein Nadelventil ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (37) von einem topfförmigen Bauteil gebildet wird, in dessen Boden (39) die mindestens eine Eintrittsöffnung (41) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Einfahrrichtung wirksame Ventilscheibe (47) das topfförmige Gehäuse (37) deckelartig verschließt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheiben (45; 47) für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange (5) über einen Distanzring (49) an einem radialen Absatz (51) der Kolbenstange (5) verspannt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Distanzring (49) radiale Verbindungskanäle (53) zwischen der hohlen Kolbenstange (5) und dem Gehäuse (37) ausgeführt sind.