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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Kolben-/Zylindereinheit mit einem Zylinder, der mit einem Dämpffluid gefüllt und durch einen Kolben in eine erste Zylinderkammer und eine zweite Zylinderkammer unterteilt ist, mit einer einseitig an dem Kolben angeordneten Kolbenstange, die durch die erste Zylinderkammer hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist, mit mehreren Verbindungskanälen in dem Kolben zum Verbinden der beiden Seiten des Kolbens miteinander, wobei die eine austrittsseitige Mündung des zumindest einen Ventilkanals an einer Ventilsitzfläche des Kolbens von einer Ventilscheibe weitestgehend abdeckbar ist, die eine radial innen an der Kolbenstange oder dem Kolben zentriert angeordnete Federscheibe ist und mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende nierenförmige Aussparung aufweist sowie einen radial außenliegenden Teil gegenüber einem radial innenliegenden Teil elastisch verformen und ab einem bestimmten Staudruck im Verbindungskanal gegen die Federvorspannung der Ventilscheibe teilweise und bei einer gegenüber dem bestimmten Staudruck im Verbindungskanal höheren Staudruck gegen die Kraft einer an der Kolbenstange oder dem Kolben abgestützten Feder von der Ventilsitzfläche vollständig abheben lässt, wobei die Federvorspannung der Ventilscheibe kleiner ist als die Federvorspannung der Feder und die Ventilscheibe von der Feder bezogen auf den Teilkreisdurchmesser des Verbindungskanals radial versetzt beaufschlagt ist.
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Bei einer derartigen bekannten hydraulischen Kolben-/Zylindereinheit erzeugt der Staudruck in dem Verbindungskanal eine Kraft, die idealisiert auf den Teilkreisdurchmesser des Verbindungskanals wirksam ist. Die Stützkraft der Feder in Verbindung mit der Kraft des bestimmten Staudrucks bewirkt zunächst ein Biegemoment auf den radial außenliegenden Teil der Ventilscheibe, deren Biegeverformung den zunächst geöffneten Öffnungsquerschnitt bestimmt. Wird die Kraft des bestimmten Staudrucks überschritten, wird auch die Kraft der Feder überschritten, mit der diese die Ventilscheibe in Anlage an der Ventilsitzfläche hält, so dass der radial äußere Teil der Ventilscheibe vollkommen von der austrittsseitigen Mündung des Verbindungskanals abheben kann und der Durchtrittsquerschnitt weiter vergrößert wird.
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Dieses stufenweise Öffnen der austrittsseitigen Mündung des Verbindungskanals führt zu einer wesentlichen Reduzierung der dabei erzeugten Geräusche.
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Aus der
DE 198 19 754 A1 , der
DE 37 20 584 A1 und der
DE 10 2011 103 368 A1 sind hydraulische Kolben-/Zylindereinheiten mit einem Zylinder bekannt, der mit einem Dämpffluid gefüllt und durch einen Kolben in eine erste Zylinderkammer und eine zweite Zylinderkammer unterteilt ist. Eine einseitig an dem Kolben angeordneten Kolbenstange ist durch die erste Zylinderkammer hindurch und abgedichtet nach außen geführt. Mehrere Verbindungskanäle in dem Kolben verbinden die beiden Seiten des Kolbens miteinander, wobei die eine austrittsseitige Mündung des zumindest einen Ventilkanals an einer Ventilsitzfläche des Kolbens von einer Ventilscheibe weitestgehend abdeckbar ist, die eine radial innen an der Kolbenstange oder dem Kolben zentriert angeordnete Federscheibe ist. Ab einem bestimmten Staudruck im Verbindungskanal hebt die Ventilscheibe kontinuierlich gegen die Federvorspannung der Ventilscheibe gegen die Kraft einer an der Kolbenstange oder dem Kolben abgestützten Feder von der Ventilsitzfläche ab.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine hydraulische Kolben-/Zylindereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau zu einer weiteren Reduzierung der Geräusche beim Öffnen der austrittsseitigen Mündung des Austrittskanals führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der axiale Abhebweg des teilweise von der Ventilsitzfläche abgehobenen radial außenliegenden Teils der Ventilscheibe auf einen maximal möglichen Abhebweg begrenzt ist.
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Bisher war der Abhebeweg des teilweise von der Ventilsitzfläche abgehobenen radial außenliegenden Teils der Ventilscheibe in seiner Endposition vor dem gesamten Abheben von der Mündung des Verbindungskanals toleranzabhängig undefiniert, so dass je nach dieser Endposition unterschiedlich große Geräusche erzeugt wurden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird nun dieser axiale Abhebeweg des radial äußeren Teils der Ventilscheibe genau definiert, so dass auch die Druckstufen, unter denen zunächst nur eine Teilöffnung und anschließend ein vollständige Öffnung der Mündung des Verbindungskanals erfolgt, ebenfalls genau vorherbestimmt werden können. Eine maximal mögliche Teilöffnung ist dann auf ein Maß begrenzbar, bei dem keine störenden Geräusche erzeugt werden.
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Die Ventilscheibe kann von der Feder bezogen auf den Teilkreisdurchmesser des Verbindungskanals radial nach innen versetzt beaufschlagt sein, so dass der radial äußere Teil der Ventilscheibe zunächst radial außen stärker abhebt als radial innen.
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Vorzugsweise ist aber die Ventilscheibe von der Feder bezogen auf den Teilkreisdurchmesser des Verbindungskanals radial nach außen versetzt beaufschlagt und der radial innere Teil der Ventilscheibe hebt zunächst radial innen stärker ab als radial außen.
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Ist dabei die Feder eine Tellerfeder, die zentriert radial innen an der Kolbenstange oder dem Kolben abgestützt ist und radial außen die Ventilscheibe beaufschlagt, bildet sich nach der ersten Teilöffnung ein Staudruck unter der Tellerfeder, der nach der Anlage des außenliegenden Teils der Ventilscheibe diese dann schnell von der Ventilsitzfläche abheben lässt.
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Eine einfach ausgebildete Begrenzung des maximal möglichen Abhebewegs des außenliegenden Teils der Ventilscheibe besteht darin, dass der axiale Abhebweg des radial außenliegenden Teils der Ventilscheibe durch einen an der Kolbenstange oder an dem Kolben fest angeordneten Anschlag begrenzt ist, an dem der radial außenliegende Teil der Ventilscheibe bei Erreichen des maximal möglichen Abhebwegs in Anlage ist.
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Ohne Beachtung einer bestimmten Einbaulage und damit montagefreundlich kann der Anschlag eine zentrisch zur Kolbenstange angeordnete Anschlagscheibe sein.
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Um den maximal möglichen Öffnungsgrad je nach Bedarf variieren zu können und damit bei ansonsten gleichem Aufbau kostengünstig unterschiedliche erste Druckstufen erhalten zu können, kann der maximal mögliche Abhebweg variabel einstellbar sein.
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Zur einfachen Bestimmung des maximal möglichen Abhebewegs des radial außenliegenden Teils der Ventilscheibe kann die Anschlagscheibe über einen Abstandshalter axial an dem radial inneren Bereich der Ventilscheibe abgestützt sein.
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Ist dabei als Abstandshalter einer von mehreren unterschiedliche axiale Dicke aufweisenden Abstandshaltern anordenbar, so ist auf einfache Weise der maximal mögliche Öffnungsgrad der ersten Druckstufe variierbar.
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Die als Tellerfeder ausgebildete Feder kann mit ihrem radial inneren Bereich axial an einer an der Kolbenstange oder dem Kolben angeordnete Stützscheibe abgestützt sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen Längsschnitt eines Ausschnitts einer Kolben-/Zylindereinheit
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2 eine Draufsicht einer Ventilscheibe der Kolben-/Zylindereinheit nach 1.
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Die dargestellte Kolben-/Zylindereinheit ist ein Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder 1. In dem mit einem Dämpffluid gefüllten Zylinder 1 ist ein Kolben 2 axial verschiebbar angeordnet, der den Zylinder 1 in eine erste Zylinderkammer 3 und eine zweite Zylinderkammer 4 unterteilt. An dem Kolben 2 ist einseitig eine Kolbenstange 5 befestigt, die koaxial durch die erste Zylinderkammer 3 hindurchgeführt ist und mit ihrem freien Ende aus dem Zylinder herausragt.
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An ihrem kolbenseitigen Ende ist die Kolbenstange 5 mit einem koaxialen Zapfen 6 geringeren Durchmessers versehen, der in eine Koaxialbohrung 7 des Kolbens 2 ragt und durch den die Kolbenstange 5 fest mit dem Kolben 2 verbunden ist.
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In dem Kolben 2 sind auf einem ersten Teilkreisdurchmesser 25 ein erster Verbindungskanal 8 und auf einem davon verschiedenen zweiten Teilkreisdurchmesser 26 ein zweiter Verbindungskanal 9 ausgebildet, durch die die beiden Zylinderkammern 3 und 4 miteinander verbindbar sind. Der erste Verbindungskanal 8 ist von dem Dämpffluid von der zweiten Zylinderkammer 4 zur ersten Zylinderkammer 3 durchströmbar. Auf der der ersten Zylinderkammer 3 zugewandten Seite besitzt der Kolben 2 eine radial gerichtete Ventilsitzfläche 10, an der der erste Verbindungskanal 8 mit einer austrittsseitigen Mündung 11 mündet.
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Auf der Ventilsitzfläche 10 liegt eine ebene Ventilscheibe 12 mit Vorspannung auf, die eine Federscheibe ist und eine konzentrisch zur Längsachse 13 des Zylinders 1 sich über etwa 300° erstreckende, schlitzartige nierenförmige Aussparung 14 aufweist.
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Im Bereich der Aussparung 14 ist die Ventilscheibe 12 in einen radial innenliegenden Teil 15 und einen radial außenliegenden Teil 16 unterteilt.
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Mit dem der Lücke 17 zwischen den Enden der Aussparung 14 diametral gegenüberliegenden Bereich deckt der außenliegende Teil der Ventilscheibe 12 die Mündung 11 ab und verschließt sie in der dargestellten Normalstellung.
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Auf der dem Kolben 2 abgewandten Seite der Ventilscheibe 12 liegt konzentrisch ein ringförmiger Abstandshalter 18 auf, auf dem wiederum eine Anschlagscheibe 19 konzentrisch angeordnet ist, die radial bis über den radial inneren Bereich des außenliegenden Teils 16 der Ventilscheibe 12 ragt.
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Auf der Anschlagscheibe 19 liegt konzentrisch wiederum ein Zwischenring 20 und auf diesem eine Stützscheibe 21 größeren Außendurchmessers auf. Die Stützscheibe 21 liegt axial an einer Ringschulter 27 am Übergang von dem Zapfen 6 zur Kolbenstange 5 an. Mit ihrem Innendurchmesser umschließt eine Tellerfeder 22 den Zwischenring 20 und ist axial an der Stützscheibe 21 abgestützt.
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Mit ihrem radial umlaufenden äußeren Rand 23 liegt die Tellerfeder 22 auf dem radial äußeren Bereich der Ventilscheibe 12 an und beaufschlagt diese mit Vorspannung gegen die Ventilsitzfläche 10.
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Wird durch Bewegung des Kolbens 2 in die zweite Zylinderkammer 4 in dieser zweiten Zylinderkammer 4 ein gegenüber dem Druck in der ersten Zylinderkammer 3 erhöhter Druck erzeugt, wirkt dieser über den ersten Verbindungskanal 8 auf den außenliegenden Teil 16 der Ventilscheibe 12 und hebt diesen an seinem radial inneren Bereich von der der Ventilsitzfläche 10 ab, während er an seinem radial äußeren Bereich noch von der Tellerfeder 22 in Anlage an der Ventilsitzfläche 10 gehalten wird. Das Abheben des inneren Bereichs des außenliegenden Teils 16 der Ventilscheibe 12 erfolgt bis zur Anlage an der Anschlagscheibe 19, die den maximal möglichen axialen Abhebweg 24 begrenzt.
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Dadurch erfolgt eine Teilöffnung der Mündung 11 des ersten Verbindungskanals 8 und ein Teildruckabbau des Drucks in der zweiten Zylinderkammer 4.
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Im weiteren wirkt der Druck des ersten Verbindungskanals 8 auch auf die Unterseite der Tellerfeder 22 und verformt diese in einer zweiten Druckstufe elastisch entgegen ihrer Vorspannkraft. Dadurch kann die Ventilscheibe 12 auch vollständig von der Ventilfläche 10 abheben, so daß in einer zweiten Stufe der Durchgang des ersten Verbindungskanals 8 vollständig geöffnet wird und bis zum Ausgleich des Drucks in beiden Zylinderkammern 3 und 4 Dämpfungsfluid von der zweiten Zylinderkammer 4 in die erste Zylinderkammer 3 strömt. Danach wird die Ventilscheibe 12 durch die Tellerfeder 22 und durch ihre eigene Vorspannung wieder zur Auflage auf die Ventilsitzfläche 10 bewegt und verschließt die Mündung 11 des ersten Verbindungskanals 8.
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Durch die stufenweise Öffnung des Durchflußquerschnitts bei exakt definiertem Teildurchflußquerschnitt durch Begrenzung des maximal möglichen Abhebwegs 24 in der ersten Öffnungsstufe werden die dabei erzeugten Geräusche sehr niedrig gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder
- 2
- Kolben
- 3
- erste Zylinderkammer
- 4
- zweite Zylinderkammer
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Zapfen
- 7
- Koaxialbohrung
- 8
- erster Verbindungskanal
- 9
- zweiter Verbindungskanal
- 10
- Ventilsitzfläche
- 11
- Mündung
- 12
- Ventilscheibe
- 13
- Längsachse
- 14
- Aussparung
- 15
- innenliegender Teil
- 16
- außenliegender teil
- 17
- Lücke
- 18
- Abstandshalter
- 19
- Anschlagscheibe
- 20
- Zwischenring
- 21
- Stützscheibe
- 22
- Tellerfeder
- 23
- Rand
- 24
- Abhebweg
- 25
- erster Teilkreisdurchmesser
- 26
- zweiter Teilkreisdurchmesser
- 27
- Ringschulter
