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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenventilanordnung für einen Kraftfahrzeugschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsbildende Kolbenventilanordnung für einen Kraftfahrzeugschwingungsdämpfer umfasst einen innerhalb eines Dämpferzylinders angeordneten, an einer Kolbenstange festgelegten Dämpferkolben, wobei der Dämpferzylinder mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist.
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Der Dämpferkolben weist zumindest eine Strömungsverbindung für das Dämpfungsmedium auf. Der Dämpferkolben ist an einer axial innerhalb des Dämpferzylinders beweglichen Kolbenstange festgelegt und unterteilt den Dämpferzylinderinnenraum in einen ersten kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen zweiten kolbenstangenfernen Arbeitsraum.
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Die Strömungsverbindung verbindet den ersten Arbeitsraum mit dem zweiten Arbeitsraum und ist durch eine in der Regel ringförmig ausgeführte Ventilscheibe abgedeckt. Die Ventilscheibe ist axial entlang der Kolbenstange an einer Gleitfläche beweglich angebracht, wobei die Gleitfläche die Kolbenstange in Umfangsrichtung umgibt. Ein weiteres Ventilbauteil ist ebenfalls innerhalb des Dämpferzylinders an der Kolbenstange axial gleitend beweglich angeordnet, wobei dieses in der Regel mit Hilfe einer Druckfeder gegen die Ventilscheibe verspannt ist und die Ventilscheibe mit einer in Richtung des Dämpferkolbens wirkenden Federkraft beaufschlagt.
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Zwischen der Ventilscheibe und der Gleitfläche ist in der Regel ein Spalt angeordnet, welcher durch Fertigungstoleranzen bedingt ist. Um Unregelmäßigkeiten in der Dämpfungskennlinie zu vermeiden wird dieser Spalt in der Regel durch einen Dichtungsring abgedichtet.
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Der Dichtungsring ist in der Regel aus einem flexiblen, reversibel verformbaren Werkstoff hergestellt und ist zwischen der Ventilscheibe und dem Ventilbauteil eingeklemmt, wodurch dieser eine radiale Kraft auf die Gleitfläche ausübt. Diese radiale Kraft, sowie die Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Gleitfläche ist umso höher, je höher die Klemmkraft ist, mit der der Dichtungsring axial zwischen der Ventilscheibe und dem Ventilbauteil eingeklemmt ist.
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Im Betriebszustand, wenn der Dämpferkolben zusammen mit der Kolbenstange innerhalb des Dämpferzylinders axial bewegt wird, verdrängt dieser das Dämpfungsmedium aus einem Arbeitsraum, welcher dann durch die Strömungsverbindung in den anderen Arbeitsraum gelangt. Das Dämpfungsmedium strömt dann durch die Strömungsverbindung und übt einen Druck auf die Ventilscheibe aus, welche in Folge dessen sich axial bewegt und sich von dem Dämpferkolben etwas abhebt. Da der zwischen der Ventilscheibe und dem Ventilbauteil eingeklemmte Dichtungsring aber eine radiale Kraft auf die Gleitfläche ausübt, muss diese Kraft und die daraus resultierende Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Gleitfläche erst überwunden werden, damit die Ventilscheibe sich von dem Dämpferkolben abheben kann. In Folge dessen verschiebt die Ventilscheibe den Dichtungsring am Anfang mit einem Ruck, wobei danach die Verschiebung deutlich plastischer erfolgt. Ähnliches passiert, wenn der Dämpfmediumdruck in der Strömungsverbindung absinkt und die Ventilscheibe zurück auf deren Ausgangsposition bewegt wird. Auch in diesem Fall muss erst die Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Gleitfläche überwunden werden, was ebenfalls zu einer anfangs ruckartigen Bewegung der Ventilscheibe führt.
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Dieses auch als Haftgleiteffekt bekannte Ruckgleiten der Ventilscheibe und des Dichtungselements an der Gleitfläche verursacht unerwünschte Spitzen in der Dämpfungskennlinie und ist unter anderem für das sogenannte Poltern, also erzeugen unerwünschte Geräusche in dem Schwingungsdämpfer mitverantwortlich.
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Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Kolbenventilanordnung anzugeben, welche das Auftreten des Haftgleiteffektes und damit verbundenen Rückgleitens reduzieren.
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Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Kolbenventilanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Dichtungsring innerhalb der Strömungsverbindung angeordnet ist und sich an der ersten, zur Strömungsverbindung zugewandten Oberfläche der Ventilscheibe axial abstützt.
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Durch die Verlagerung des Dichtungsrings auf die Seite der Strömungsverbindung muss der Dichtungsring nicht von der Ventilscheibe axial bewegt werden und die radiale Vorspannung und die daraus resultierende Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Gleitfläche überwunden werden, wodurch der Haftgleiteffekt und damit verbundenes Rückgleiten vermieden werden können.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der Dichtungsring einfach und kostengünstig aus einem Kunststoff oder aus einem Gummi oder aus einem Metall oder aus einem anderen geeignetem, federnde Eigenschaften aufweisendem Werkstoff ausgeführt sein.
Ein aus einem Kunststoff ausgeführter Dichtungsring kann darüber hinaus einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und sich radial an der Gleitfläche abstützen. Alternativ dazu kann der Dichtungsring mit der Kolbenstange und/oder mit mindestens einem weiteren zumindest teilweise innerhalb der Strömungsverbindung angeordnetem, die Kolbenstange in Umfangsrichtung umgreifendem Bauteil stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraft-schlüssig verbunden sein.
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Wenn der Dichtungsring gemäß einer weitere vorteilhaften Ausführungsvariante im Wesentlich Scheibenförmig ausgeführt ist mit einem zur Kolbenstange zugewandtem Innenrand und einem von der Kolbenstange abgewandtem Außenrand, kann dieser an dessen Innenrand zumindest mittelbar mit der Kolbenstange kraftschlüssig verbunden werden, was die Dichtungswirkung des Dichtungsrings erhöhen würde. Der auf die Kolbenstange oder auf ein weiteres, die Kolbenstange in Umfangsrichtung umgreifendes Bauteil aufgefädelter Dichtungsring kann an dessen Innenrand axial oder auch radial verspannt und somit kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Kolbenstange fest verbunden werden. Mit dem Außenrand stützt sich der Dichtungsring dann unter einer definierten Vorspannung an der Ventilscheibe ab. Die axiale Abstützung erfolgt über einen geschlossenen Berührkreis, welcher durch die Form des Außenrandes des Dichtungsrings definiert werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass zwischen dem Dichtungsring, der Ventilscheibe und der Kolbenstange ein Ringraum angeordnet ist, welcher durch den Spalt mit dem zweiten Arbeitsraum strömungsverbunden ist. Dabei kann die Kolbenstange von einem anderen Bauteil umgeben sein, welche die Gleitfläche für die axiale Bewegung der Ventilscheibe aufweisen kann.
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Wenn der Dichtungsring zumindest einen Durchbruch umfasst, welcher den Ringraum mit der Strömungsverbindung verbindet, wie es in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen ist, kann durch die Größe des Querschnitts dieses Durchbruchs und/oder durch die Anzahl der Durchbrüche ein definierter Dämpfungsmediums-Strom zwischen dem zweiten Arbeitsraum und dem ersten Arbeitsraum über den Ringraum und die Strömungsverbindung eingestellt und somit auch die Dämpfungskennlinie definiert beeinflusst werden. Darüber hinaus wird durch diesen Durchbruch ein Druckausgleich zum Raum erreicht, welcher eine unerwünschte Verformung des Dichtungsrings verhindert.
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Die vorliegende Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1: eine Ausführungsvariante des Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers mit einer Kolbenventilanordnung gemäß dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung;
- 2 eine erste beispielsweise Ausführungsvariante eines Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers mit einer Kolbenventilanordnung gemäß dem Patentanspruch 1 in einer Schnittdarstellung;
- 3 eine zweite beispielsweise Ausführungsvariante eines Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers mit einer Kolbenventilanordnung gemäß Patentanspruch 1 in einer Schnittdarstellung.
- 4 eine weitere beispielsweise Ausführungsvariante eines Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers mit einer Kolbenventilanordnung gemäß Patentanspruch 1 in einer Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Kolbenventilanordnung 2 für einen Kraftfahrzeugschwingungsdämpfer 1 gemäß dem Stand der Technik. Diese umfasst einen Dämpferkolben 4, welcher innerhalb eines mit einem Dämpfungsmedium gefüllten Dämpferzylinders 3 angeordnet ist. Der Dämpferkolben 4 ist an einer, bezogen auf eine Längsachse A des Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers 1 axial beweglichen Kolbenstange 6 festgelegt und unterteilt den Dämpferzylinderinnenraum in einen ersten, kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 7 und einen zweiten, kolbenstangenfernen Arbeitsraum 8. Darüber hinaus weist der Dämpferkolben 4 eine Strömungsverbindung 5 für das Dämpfungsmedium auf, welche den ersten Arbeitsraum 7 und den zweiten Arbeitsraum 8 verbindet.
Wie in der 1 dargestellt, weist die Kolbenventilanordnung 2 eine ringförmig ausgeführte Ventilscheibe 9, welche die Strömungsverbindung 5 abdeckt. Dabei umfasst die Ventilscheibe 9 eine erste, zur Strömungsverbindung zugewandte Oberfläche 25, sowie eine zweite, von der Strömungsverbindung abgewandte Oberfläche 26. Die Ventilscheibe 9 ist mittelbar von der Kolbenstange 6 durchdrungen und ist entlang der Kolbenstange 6 an einer, die Kolbenstange 6 in Umfangsrichtung umgebenden zylindrischen Gleitfläche 10 axial beweglich, wobei die Gleitfläche 10 an einem ersten Befestigungsbauteil 16; 21 ausgeführt ist, welches die Kolbenstange 6 in Umfangsrichtung umgreift. Das erste Befestigungsbauteil 16; 21 greift in ein an dem Endabschnitt 24 der Kolbenstange 6 ausgeführtes Außengewinde 23 ein und fixiert den Dämpferkolben 3 an der Kolbenstange 6.
Angrenzend an die Ventilscheibe 9 ist ein ebenfalls von der Kolbenstange 6 durchdrungenes, axial bewegliches Ventilbauteil 11 angeordnet. Das Ventilbauteil 11 weist einen sich axial in Richtung der Strömungsverbindung 5 erstreckenden Randabschnitt 12, wobei sich das Ventilbauteil 11 mit dessen Randabschnitt 12 direkt axial an der Ventilscheibe 6 abstützt. Das Ventilbauteil 11 ist mit Hilfe einer Druckfeder 13 gegen die Ventilscheibe 9 verspannt und leitet eine von der Druckfeder 13 ausgehende Federkraft in Richtung der Strömungsverbindung 5 in die Ventilscheibe 9 ein. Die Druckfeder 13 ist zwischen dem Ventilbauteil 11 und einem, an der Kolbenstange 6 angeordnetem zweitem Befestigungsbauteil 22 verspannt.
Zwischen dem Ventilbauteil 11 und der Ventilscheibe 9 ist ein erster Ringraum 19 begrenzt in welchem ein Dichtungsring 14 eingeschlossen angeordnet ist. Dieser dichtet einen zwischen der Ventilscheibe 9 und der Gleitfläche 10 angeordneten Spalt 15 ab.
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Im Unterschied z der 1 zeigt die 2 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsvariante, wonach der Dichtungsring 14 nicht in dem ersten Ringraum 19, sondern innerhalb der Strömungsverbindung 5 angeordnet ist. der Dichtungsring 14 stützt sich axial an der ersten, zur Strömungsverbindung zugewandten Oberfläche 25 der Ventilscheibe 9, wobei sich dieser ebenfalls an der Gleitfläche 10 des ersten Befestigungsbauteils 16; 21 und somit auch mittelbar an der Kolbenstange 6 radial abstützt.
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Der in 2 dargestellte Dichtungsring 14 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und ist aus einem Kunststoff oder aus einem Gummi ausgeführt.
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Der Dichtungsring 14 kann erfindungsgemäß zumindest mittelbar mit der Kolbenstange 6 und/oder mit mindestens einem weiteren zumindest teilweise innerhalb der Strömungsverbindung 5 angeordnetem, die Kolbenstange 6 in Umfangsrichtung umgreifendem Bauteil 16; 21 stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein.
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Die 3 zeigt eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsvariante, wonach der Dichtungsring 14 aus einem Kunststoff oder aus einem Metall ausgeführt ist.
Der Dichtungsring 14 ist im Wesentlichen Scheibenförmig ausgeführt, mit einem zur Kolbenstange 6 zugewandtem Innenrand 17 und einem von der Kolbenstange 6 abgewandtem Außenrand 18. An dessen Innenrand 17 ist der Dichtungsring 18 zumindest mittelbar mit der Kolbenstange 6 kraftschlüssig verbunden, indem dieser innerhalb der Strömungsverbindung 5, zwischen dem Dämpferkolben 4 und dem ersten Befestigungsbauteil 21 axial verspannt ist. In den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsvarianten ist der Dichtungsring 14 derart ausgeführt, dass dessen Außenrand 18 ausgehend von dem Innenrand 17 in Richtung der Ventilscheibe 9 axial und unter einer Vorspannung axial an der Ventilscheibe 9 abstützt. Die axiale Abstützung erfolgt über einen geschlossenen Berührkreis, welcher durch die Form des Außenrandes 18 des Dichtungsrings 14 definiert werden kann. Durch den geschlossen Berührkreis und die axiale Vorspannung gegen die Ventilscheibe 9 wird der zwischen der Ventilscheibe 9 und der Gleitfläche 10 angeordnete Spalt 15 abgedichtet.
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Wie in den 3 und 4 abgebildet, ist zwischen dem Dichtungsring 14, der Ventilscheibe 9 und der Gleitfläche 10 ein zweiter Ringraum 25 angeordnet, welcher durch den Spalt 15 mit dem zweiten Arbeitsraum 8 strömungsverbunden ist.
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Im Unterschied zu der 3 zeigt die 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante, wonach der Dichtungsring 14 mindestens einen Durchbruch 20 umfasst, welcher den Ringraum 25 mit der Strömungsverbindung 5 verbindet. Dadurch kann, falls erforderlich, ein definierter Dämpfungsmediumstrom durch den Dichtungsring 14 eingestellt und die Dämpfungskennlinie entsprechend kontrolliert beeinflusst werden. Darüber hinaus wird durch den Durchbruch (20) ein Druckausgleich zum Ringraum (25) erreicht, welcher eine unerwünschte Verformung des Dichtungsrings (14) verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugschwingungsdämpfer
- 2
- Kolbenventilanordnung
- 3
- Dämpferzylinder
- 4
- Dämpferkolben
- 5
- Strömungsverbindung
- 6
- Kolbenstange
- 7
- erster Arbeitsraum
- 8
- zweiter Arbeitsraum
- 9
- Ventilscheibe
- 10
- Gleitfläche
- 11
- Ventilbauteil
- 12
- Randabschnitt
- 13
- Druckfeder
- 14
- Dichtungsring
- 15
- Spalt
- 16
- Bauteil
- 17
- Innenrand
- 18
- Außenrand
- 19
- erster Ringraum
- 20
- Durchbruch
- 21
- erstes Befestigungsbauteil
- 22
- zweites Befestigungsbauteil
- 23
- Außengewinde
- 24
- Endabschnitt der Kolbenstange
- 25
- zweiter Ringraum
- A
- Längsachse
