DE102009016225A1

DE102009016225A1 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102009016225A1
Application number: DE102009016225A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Rölleke; Dirk Becker
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2029-04-04
Also published as: DE102009016225B4

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere Zweirohrdämpfer oder Zweirohrfederbeine für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer in den Arbeitszylinder axial eintauchenden Kolbenstange, an deren Ende ein Dämpfungskolben angeordnet ist, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei einer der Arbeitsräume über ein Bodenventil mit dem Ausgleichsraum verbunden ist, wobei das Bodenventil aus einem, mit mindestens einer Öffnung versehenen, Ventilkörper, einer, mit mindestens einem Durchlass versehenen, Ventilscheibe besteht, wobei der Ventilkörper und die Ventilscheibe parallel nebeneinander angeordnet sind und durch ein, auf der Mittenachse verlaufendes, Fixierelement miteinander befestigt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere Zweirohrdämpfer oder Zweirohrfederbeine für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer in den Arbeitszylinder axial eintauchenden Kolbenstange, an deren Ende ein Dämpfungskolben angeordnet ist, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei einer der Arbeitsräume über ein Bodenventil mit dem Ausgleichsraum verbunden ist.
Es sind bereits Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE 44 04 834 A1 ), bei denen ein mit Dämpfungsmedium gefülltes Zylinderrohr, in dem ein Kolben an einer Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, ein Bodenventil, das aus einem Bodenventilkörper besteht, indem Durchtrittsquerschnitte eingebracht sind, die richtungsabhängig von mindestens je einer Scheibe abgedeckt sind. Das Bodenventil trennt dabei einen Arbeitsraum gegenüber dem Zylinderrohr ab. Derartige Bodenventile bestehen aus vielen Bauteilen und verfügen über einen komplexen Aufbau, die eingesetzten Fügeverfahren (Nieten und/oder Schrauben) benötigen aufwendige und teure Einrichtungen und sind deshalb kostenintensiv.
Bodenventile in Zweirohrdämpfern und Federbeinen werden zur Drosselung des Öl-Volumen-Stromes bzw. zur Erzeugung einer Dämpfkraft herangezogen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinder-Aggregat so weiterzubilden, dass das Bodenventil einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei die Funktion der Erzielung einer Dämpfungskraft entsprechend beibehalten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass das Bodenventil aus einem, mit mindestens einer Öffnung versehenen, Ventilkörper, einer, mit mindestens einem Durchlass versehene, Ventilscheibe besteht, wobei der Ventilkörper und die Ventilscheibe parallel nebeneinander angeordnet sind und durch ein, auf der Mittenachse verlaufendes, längsgeschlitztes einschnappbares Fixierelement miteinander befestigt sind.
Hierbei ist von Vorteil, dass das Bodenventil lediglich aus drei einzelnen Teilen besteht, die vorgefertigt zu einer Baueinheit als komplettes Bauteil während der Montage des Kolben-Zylinder-Aggregates verbaut werden können. Hierbei werden die Teile mittels einer Schnappverbindung des Fixierelements fixiert, indem das geschlitzte Fixierelement nach einer Durchmesserverringerung und erfolgtem Sitz auf einem größeren Durchmesser aufschnappt.
Ein wesentliches Merkmal zeigt, dass die mindestens eine Öffnung durch die Ventilscheibe abgedeckt ist.
Eine weitere konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass der mindestens eine Durchlass im radial inneren Bereich der Ventilscheibe angeordnet ist und mit mindestens einer durch den Ventilkörper hindurch verlaufenden Strömungsverbindung korrespondiert.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass das Fixierelement mit einem konstanten Durchlass versehen ist, der ständig einen der Arbeitsräume mit dem Ausgleichsraum verbindet.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zentrale innere Bereich der Ventilscheibe unter Druckbelastung zur Erzeugung eines Durchflusses abwinkelbar ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass der innere Bereich der Ventilscheibe in mindestens eine Ausnehmung des Ventilkörpers hineinbewegbar ist oder dass der innere Bereich axial in Richtung des Arbeitsraumes abgewinkelt verläuft und am Fixierelement abgestützt ist, wobei unter Druckbelastung der innere Bereich in Richtung des Ventilkörpers verformt wird.
Nach einem weiteren konstruktiven Merkmal ist vorgesehen, dass der Ventilkörper auf seinem Außenumfang mit einem Zentrieransatz zur Aufnahme des Arbeitszylinders versehen ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass bei ausfahrender Kolbenstange die Ventilscheibe vom Ventilkörper abhebt und die Öffnung für das Dämpfungsmittel freigibt.
Bei einfahrender Kolbenstange jedoch wird das Dämpfungsmittel über konstante Durchlassöffnungen geführt und es entsteht eine entsprechende Dämpfungskraft. Bei steigender Kolbengeschwindigkeit und steigendem Druck während der einfahrenden Kolbenstange hebt die Steuerkante am Fixierelement ab und gibt zusätzlich am inneren Bereich einen weiteren Öffnungsquerschnitt frei, dieser zusätzliche Öffnungsquerschnitt vergrößert sich stetig mit zunehmendem Druck, so dass damit die Dämpfungskraft variiert werden kann.
Das Bodenventil in dieser Ausführung gewährleistet bei einem Kolben-Zylinder-Aggregat verschiedenste Einstellmöglichkeiten der Dämpfungskraft, indem die Materialart und die Dicke der Ventilscheibe sowie die Größe des Durchmessers des inneren Bereiches (Steuerkantendurchmesser) variiert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Kolben-Zylinder-Aggregat im Schnitt
2 und 3 eine erste Variante eines Bodenventils
4 und 5 eine weitere Variante eines Bodenventils im Schnitt
6 und 7 ein Fixierelement in vergrößertem Maßstab.
Bei dem in 1 dargestellten Kolben-Zylinder-Aggregat 1 handelt es sich um einen Zweirohr-Dämpfer, bestehend aus einem Arbeitszylinder 3, einem koaxial um den Arbeitszylinder 3 angeordnetes Außenrohr 16, wobei beide zusammen einen Ringraum bilden, der als Ausgleichsraum 7 Verwendung findet.
Im Arbeitszylinder 3 ist die Kolbenstange 4 axial verschieblich eingebracht, wobei an deren Ende der Dämpfungskolben 5 gegebenenfalls mit Dämpfungsventilen angeordnet ist. Der Dämpfungskolben 5 teilt den Arbeitszylinder 3 in die beiden Arbeitsräume 6a und 6b. Im oberen Bereich ist die Kolbenstange 4 abgedichtet durch eine Dichtung 17 zur Atmosphäre herausgeführt.
Im unteren Bereich des Arbeitsraumes 6 ist ein Bodenventil 2 vorgesehen, welches Dämpfungsmittel vom unteren Arbeitsraum 6b in den Ausgleichsraum 7 strömen lässt. Der detaillierte Aufbau des Bodenventils 2 ist aus den 2 und 3 zu entnehmen.
Die 2 und 3 zeigen ein Bodenventil 2, welches aus dem Ventilkörper 9 und mindestens über den Umfang verteilt einer Öffnung 8 versehen ist. Die Ventilscheibe 11 dient der Abdeckung der Öffnung 8 und hebt vom Ventilkörper lediglich in der Zugstufe vom Ventilkörper 9 ab und gibt die Öffnung 8 frei. In der Druckstufe wird die Ventilscheibe 11 vollständig auf den Ventilkörper 9 gedrückt. Am inneren Bereich 14 der Ventilscheibe 11 ist ein Durchlass 10 in der Ventilscheibe 11 vorgesehen, der mit der Strömungsverbindung 15 korrespondiert. Die Strömungsverbindung 15 wird durch das Fixierelement 13 und dem Innenumfang des Ventilkörpers 9 gebildet. Gleichzeitig ist das Fixerelement 13 dazu vorgesehen, den inneren Bereich der radial in Richtung des Arbeitsraumes abgewinkelt verläuft entsprechend über dessen Umfang am inneren Bereich 14 zu fixieren. Da das Fixierelement 13 geschlitzt ausgebildet ist, lässt es sich zur Montage auf einen kleineren Durchmesser bringen, der sich nach der Montage vergrößert (aufschnappt).
In der Druckstufe, während die Ventilscheibe 11 auf den Ventilkörper 9 gepresst wird, entsteht eine Dämpfungskraft indem das Dämpfungsmittel durch den Durchlass 10, über die Strömungsverbindung 15, in den Ausgleichsraum 7 gelangen muss. Bei zunehmendem Dämpfungsdruck, je nach Kolbengeschwindigkeit des Kolben-Zylinder-Aggregats, wird jedoch der innere Bereich 14, vom Fixierelement 13 weg, in Richtung des Ventilkörpers 9 verformt, so dass ein weiterer Durchflussquerschnitt entsteht. Hierdurch wird die Dämpfungskraft entsprechend variiert.
Aus den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem wiederum der Ventilkörper 9 mit einer Ventilscheibe 11 versehen ist, die mindestens eine, über den Umfang verteilte, Öffnung 8 in der Druckstufe verschließt.
6 und 7 zeigen als Einzelheit ein Fixierelement 13, welches in Längsrichtung geschlitzt ausgebildet ist, so dass es für die Montage auf einem kleineren Durchmesser zusammenpressbar ist. Nach der Montage schnappt das Fixierelement 13 wieder auf den ursprünglichen Durchmesser auf, so dass alle Teile entsprechend fixiert sind.

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
2: Bodenventil
3: Arbeitszylinder
4: Kolbenstange
5: Dämpfungskolben
6: Arbeitsräume
7: Ausgleichsraum
8: Öffnung
9: Ventilkörper
10: Durchlass
11: Ventilscheibe
12: Mittenachse
13: Fixierelement
14: innerer Bereich
15: Strömungsverbindung
16: Außenrohr
17: Dichtung
18: konstanter Durchlass
19: Ausnehmung
20: Zentrieransatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4404834 A1 [0002]

Claims

Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere Zweirohrdämpfer oder Zweirohrfederbeine für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer in den Arbeitszylinder axial eintauchenden Kolbenstange, an deren Ende ein Dämpfungskolben angeordnet ist, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei einer der Arbeitsräume über ein Bodenventil mit dem Ausgleichsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenventil (2) aus einem, mit mindestens einer Öffnung (8) versehenen, Ventilkörper (9), einer, mit mindestens einem Durchlass (10) versehene, Ventilscheibe (11) besteht, wobei der Ventilkörper (9) und die Ventilscheibe (11) parallel nebeneinander angeordnet sind und durch ein, auf der Mittenachse (12) verlaufendes, längsgeschlitztes einschnappbares Fixierelement (13) miteinander befestigt sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (8) durch die Ventilscheibe (11) abgedeckt ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Durchlass (10) im radial inneren Bereich (14) der Ventilscheibe (11) angeordnet ist und mit mindestens einer durch den Ventilkörper (9) hindurch verlaufenden Strömungsverbindung (15) korrespondiert.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (13) mit einem konstanten Durchlass (18) versehen ist, der ständig einen der Arbeitsräume (6) mit dem Ausgleichsraum (7) verbindet.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale innere Bereich (14) der Ventilscheibe (11) unter Druckbelastung zur Erzeugung eines Durchflusses abwinkelbar ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (14) der Ventilscheibe (11) in mindestens eine Ausnehmung (19) des Ventilkörpers (9) hineinbewegbar ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (14) axial in Richtung des Arbeitsraumes (6) abge winkelt verläuft und am Fixierelement (13) abgestützt ist, wobei unter Druckbelastung der innere Bereich (14) in Richtung des Ventilkörpers (9) verformt wird.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9) auf seinem Außenumfang mit einem Zentrieransatz (20) zur Aufnahme des Arbeitszylinders (3) versehen ist.