DE19615587C2 - Schwingungsdämpfer mit richtungsabhängigem Voröffnungsquerschnitt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Dämpfventil, dessen Voröffnungsquerschnitte richtungsabhängig wirksam sind.

Die DE 44 10 996 C1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer, dessen Zylinder­ rohr durch einen an einer Kolbenstange befestigten Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, wobei der Kolben einen Kolbenkörper umfaßt, mit Flüssigkeits­ durchtrittskanälen, die von Ventilscheiben auf Auflagekörpern mit Ventilauflage­ flächen abgedeckt werden, und der Kolbenkörper mittels mindestens eines Kol­ benringes in Gleitverbindung mit dem Zylinderrohr und scheibenförmig ausgeführt ist, wobei ausgehend von einem Kolbengrundkörper erhabenen Kolbenkörperbe­ reiche ausgeformt sind, die die Ventilauflageflächen bilden. Eine Möglichkeit für einen richtungsabhängigen Voröffnungsquerschnitt wird nicht beschrieben.

In der DE 195 23 397 C1 wird ein Dämpfventil entsprechend der DE 44 10 996 C1 mit einem richtungsabhängigen Voröffnungsquerschnitt vorgeschlagen, wobei die Richtungsabhängigkeit durch einen schaltbaren Kolbenring erreicht wird.

Die DE 25 47 322 beschreibt in der Fig. 5 eine Ventilbaugruppe, die eine schwimmend gelagerte, ringförmige Scheibe aufweist, die mit einem Abstandhal­ ter größerer Scheibendicke zusammenwirkt, wodurch sich die Scheibe in axialer Richtung bewegen kann. Bei geringen Drücken kann die Scheibe abheben und eine geringe Ölmenge durch den Kolben überströmen lassen.

Der DE-AS 11 60 315 ist ein Schwingungsdämpfer entnehmbar, dessen Zylinder­ rohr durch einen an einer Kolbenstange befestigten Kolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, wobei der Kolben ein Dämpfventil bildet, das einen Dämpfventil­ körper umfaßt, wobei ausgehend von einem Dämpfventilgrundkörper erhabene Dämpfventilbereiche ausgeformt sind, die Ventilauflageflächen bilden, mit Durch­ trittskanälen, die von Ventilscheiben abgedeckt werden, wobei auf den Ventilauf­ lageflächen eine ringförmige Ventilscheibe und zu dieser koaxial eine Umschalt­ scheibe angeordnet ist, so daß sich die Umschaltscheibe in Abhängigkeit der An­ strömrichtung gegenüber der Ventilscheibe bewegen kann. Bei diesem Ventil ist ein vertiefter Ringkanal notwendig, in dem die Umschaltscheibe axial beweglich angeordnet ist. Mit diesem Ringkanal ist ein axialer Bauraumaufwand verbunden.

Aus der DE 32 46 866 ist bekannt, daß Ventilscheiben konzentrisch angeordnet sein können und durch die Wahl unterschiedlicher Scheibendicken ein gestuftes Öffnungsverhalten aufweisen können, wodurch sich ein richtungsabhängiger Voröffnungsquerschnitt erreichen läßt.

Des weiteren sind noch die DE 40 25 115 A1 und die DE 44 24 434 A1 zu nen­ nen, die ebenfalls richtungsabhängige Voröffnungsquerschnitte aufweisen, die durch Umschaltscheiben im Zusammenwirken mit dickeren Ventilscheiben gebil­ det werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfventil für einen Schwin­ gungsdämpfer zu realisieren, dessen Voröffnungsquerschnitt richtungsabhängig schaltbar sein und die Bauhöhe des Dämpfventils auf ein Minimum beschränkt bleiben soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Im Vergleich zum Stand der Technik mußte die Bauhöhe des Dämpfventils nicht vergrößert werden. Bypässe sind ebenfalls nicht nötig, denn für beide Strö­ mungsrichtungen steht dem Dämpfmedium derselbe Strömungsweg zur Verfü­ gung. Grundsätzlich ist es so, daß sich Scheiben hinsichtlich des Durchmessers sehr präzise herstellen lassen, so daß Dämpfkraftstreuungen aufgrund von Ferti­ gungstoleranzen eher gering sind.

Des weiteren ist vorgesehen, daß die Umschaltscheibe innerhalb der Ventilschei­ be angeordnet ist. Der zwischen der Ventilscheibe und der Umschaltscheibe vor­ handene Spalt weist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung einen kleinen Durch­ messer auf. Folglich ist sein Einfluß auf die Dämpfkraftkennlinie gewollt klein. Läge die Umschaltscheibe radial außerhalb der Ventilscheibe, wäre der mittlere Spaltdurchmesser größer, denn die Ventilscheibe benötigt ein Mindestbiegemo­ ment gegen die Wirkung der Ventilfeder, um von der Ventilsitzfläche abzuheben. Dieses Mindestbiegemoment ist stark abhängig vom Angriffspunkt der Druckkraft des Dämpfmediums.

In weiterer Ausgestaltung ist auf der Ventilscheibe eine Deckscheibe angeordnet, die einen Anschlag für die Umschaltscheibe darstellt. Damit wird der zweite Voröff­ nungsquerschnitt exakt definiert. Zur Vermeidung von Klebeeffekten zwischen der Umschaltscheibe und der Deckscheibe weist die Umschaltscheibe sternförmig angeordnete Federzungen auf, die gekröpft ausgebildet sind.

Bei einer Ausführung ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Deckscheibe zu der Umschaltscheibe über Zentriernasen radial geführt ist. Man erzielt einen grö­ ßeren Voröffnungsquerschnitt bei gleichzeitig guter Zentrierung.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1a, b Dämpfventil in Schnittdarstellung

Fig. 2a, b und 3 Ansichten des Dämpfventils mit einer Umschaltscheibe.

Die Fig. 1a und 1b zeigen ein Schwingungsdämpferventil 1 an einer Kolben­ stange 3. Das Schwingungsdämpferventil ist in einem Kolben 5 ausgeführt, der über eine zentrale Bohrung 7 an einem Kolbenstangenzapfen 9 befestigt ist. Das Dämpfventil ist als ein Präge-Stanzteil scheibenförmig ausgeführt und wird von einem Kolbenring 11 umfaßt. Ein nur abschnittsweise dargestelltes Zylinder­ rohr 13 wird von dem Dämpfventil in zwei Arbeitsräume 13a; 13b unterteilt. Ventilscheiben 15 für jede Durchströmungsrichtung trennen Durchtrittskanä­ le 5a; 5b (nur 5a dargestellt) ab, die in Abhängigkeit von der Hubbewegung der Kolbenstange 3 Dämpfmedium von einem Arbeitsraum in den anderen überströ­ men lassen, wobei eine Dämpfkraft wirksam ist.

Grundsätzlich möchte man auch bei geringen Volumenströmen im Dämpfventil eine Dämpfwirkung erzielen, da ansonsten Poltergeräusche im Schwingungs­ dämpfer auftreten können. Für diese geringen Volumenströme verfügt das Dämpfventil über einen Voröffnungsquerschnitt, der von der Ventilscheibe 15 in Verbindung mit einer Umschaltscheibe 17 gebildet wird. Die Umschaltscheibe ist konzentrisch innerhalb der Ventilscheibe angeordnet, wobei die Scheibendicke S der Ventilscheibe größer als die Scheibendicke s der Umschaltscheibe 17 ausge­ führt ist, wodurch ein Hubweg H entsteht, der eine Axialbewegung der Um­ schaltscheibe bei Anströmung aus den Durchtrittskanälen 5a, also in Druckrich­ tung, ermöglicht. Der Hubweg H wird begrenzt durch eine Deckscheibe 19, die zwischen der Ventilscheibe und einer Feder 21, in diesem Ausführungsbeispiel eine Tellerfeder, verspannt ist.

Ein Kolbenstangenzapfen 9 zentriert die Feder 21, die Deckscheibe 19 sowie die Um­ schaltscheibe 17. Die Ventilscheibe 15 wiederum wird radial von der Umschaltscheibe 17 geführt.

Der Voröffnungsquerschnitt des Dämpfventils besteht in Druckrichtung aus ei­ nem Voröffnungsquerschnitt 25. Bei einer Anströmung des Dämpfventils in Druckrichtung durchströmt das Dämpfmedium die Durchtrittskanäle 5a und trifft auf die von der Ventilscheibe und der Umschaltscheibe abgedeckten Flächen. Es baut sich ein Druck auf, der auf eine sichelförmige Fläche der Umschaltschei­ be 17, (siehe Fig. 2a), definiert durch eine Überdeckung des Außendurchmessers der Umschaltscheibe mit den Durchtrittskanälen 5a, wirkt. Die Überdeckungsflä­ che multipliziert mit dem Staudruck ergibt eine Kraft, die die Umschaltscheibe von der Ventilsitzfläche 29 abheben läßt, wobei die Umschaltscheibe den Hub­ weg H zurücklegt. Der Gesamtvoröffnungsquerschnitt besteht in Druckrichtung aus der Summe der sichelförmigen Überdeckungen mit der Höhe H.

In Zugrichtung baut sich im Arbeitsraum 13a ein Druck auf, der auf die Ventil­ scheibe 15 und auf die Umschaltscheibe 17 wirkt. Beide Scheiben ruhen auf den Ventilsitzflächen 29, so daß als erster Voröffnungsquerschnitt nur ein Ringspalt 31 für die Zugrichtung zur Verfügung steht.

In den Fig. 2a und 2b ist der Voröffnungsquerschnitt in der Draufsicht erkennbar.

Um ein Kleben der Umschaltscheibe an der Feder 21 zu verhindern, verfügt die Umschaltscheibe über sternförmig ausgebildete Federzungen 33, die wechselsei­ tig gekröpft sind. Die Zungenlängen sind bewußt großzügig dimensioniert, um die Federwirkung der Zungen auf ein absolutes Minimum zu beschränken.

Eine Abwandlung der Umschaltscheibe ist in der Fig. 2b dargestellt. Bei dieser Ausführung wird der Ringspalt 31 von der Breite und der radialen Ausdehnung von Zentriernasen 35 bestimmt. Zusätzliche Einprägungen am Dämpfventil oder Ausklinkungen in der Ventilscheibe sind nicht notwendig. Die Wirkung der Um­ schaltscheibe ist identisch mit der zuvor beschriebenen Variante.

Beim Vergleich der beiden Kennlinien in der Fig. 3 wird der unterschiedliche Voröffnungsquerschnitt in seiner Wirkung sichtbar. In Zugrichtung (Kennlinie Z) steht wie beschrieben ein kleiner Voröffnungsquerschnitt für das Dämpfmedium bei geringeren Drücken zur Verfügung. Folglich ergibt sich ein steilerer Einlauf der Kennlinie Z. In Druckrichtung steht ein größerer Voröffnungsquerschnitt zur Ver­ fügung, der eine geringere Dämpfkraft bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit aufbaut, was durch die Kennlinie D eindeutig belegt wird. Der Abstand der beiden Kennlinieneinläufe kann durch die Flächenverhältnisse zwischen den Voröff­ nungsquerschnitten bestimmt werden.

Claims (5)

1. Schwingungsdämpfer, dessen Zylinderrohr (13) durch einen an einer Kolben­ stange (3) befestigten Kolben (5) in zwei Arbeitsräume (13a; 13b) unterteilt wird, wobei ein Dämpfventil (1) einen Dämpfventilkörper umfaßt, wobei aus­ gehend von einem Dämpfventilgrundkörper erhabene Dämpfventilkörperberei­ che (27) ausgeformt sind, die Ventilauflageflächen (29) bilden, mit Durchtritts­ kanälen (5a; 5b), die von Ventilscheiben abgedeckt werden, wobei auf den Ventilauflageflächen mindestens eine ringförmige Ventilscheibe (15) mit einer Scheibendicke S angeordnet ist, die von einer Feder (21) beaufschlagt wird, wobei konzentrisch zur Ventilscheibe eine Umschaltscheibe (17) mit einer Scheibendicke s angeordnet ist, wobei die Scheibendicke S < s ausgeführt sind, so daß sich die Umschaltscheibe in Abhängigkeit der Anströmrichtung gegenüber der Ventilscheibe um einen Hub H bewegen kann, und das Dämpf­ ventil einen Gesamtvoröffnungsquerschnitt aufweist, der von einem ersten Voröffnungsteilquerschnitt (23) und einem zweiten Voröffnungsteilquer­ schnitt (25) gebildet wird, wobei der zweite Voröffnungsteilquerschnitt von der Umschaltscheibe bestimmt wird, indem die Ventilscheibe (15) zu der Um­ schaltscheibe (17) radial geführt ist, wodurch zwischen der Ventilscheibe und der Umschaltscheibe ein definierter Ringspalt (31) entsteht, dessen Überdec­ kung mit den Durchtrittskanälen (5a; 5b) einen ersten Voröffnungsquer­ schnitt (31) für die eine Strömungsrichtung im Dämpfventil (1) definiert, wäh­ rend ein zweiter Voröffnungsquerschnitt (25) für die entgegengesetzte Strö­ mungsrichtung im Dämpfventil (1) durch die Umschaltscheibe (17) gebildet wird.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (15) zu der Umschaltscheibe (17) über Zentriernasen (35) radial geführt ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltscheibe (17) innerhalb der Ventilscheibe (15) angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ventilscheibe (15) eine Deckscheibe (19) angeordnet ist, die einen Anschlag für die Umschaltscheibe (17) darstellt.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltscheibe (17) sternförmig angeordnete Federzungen (33) auf­ weist, die gekröpft ausgebildet sind.