DE19729289B4

DE19729289B4 - Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19729289B4
Application number: DE1997129289
Authority: DE
Inventors: Willi Wortmann; Holger Kirchner
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: DE19729289A1

Abstract

Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben einen mit Durchtrittskanälen versehenen Ventilkörper bildet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum unterteilt und ein das ein- und ausfahrende Kolbenstangenvolumen kompensierender, zumindest teilweise mit Gas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist, während Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind und das Dämpfventil wenigstens ein einerseits mit den Durchtrittskanälen des Ventilkörpers und andererseits mit einer starren Scheibe zusammenwirkendes Federblatt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Scheibe (5) von einer Ventilfeder (7) beaufschlagt und mittels einer zentralen Führung (22) axial beweglich angeordnet ist, während die Kraft der Ventilfeder (7) bei unaktiviertem Dämpfventil von der starren Scheibe (5) im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt oder die Federblätter (4) und/oder über einen oder mehrere Distanzringe (3) mittig auf den Ventilkörper (19) übertragen wird, dabei wirkt der äußere Durchmesser...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben einen mit Durchtrittskanälen versehenen Ventilkörper bildet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum unterteilt und ein das ein- bzw. ausfahrende Kolbenstangenvolumen kompensierender, zumindest teilweise mit Gas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist, während Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind und das Dämpfventil wenigstens ein einerseits mit den Durchtrittskanälen des Ventilkörpers und andererseits mit einer starren Scheibe zusammenwirkendes Federblatt aufweist.
Derartige Dämpfventile sind beispielsweise durch die DE 43 15 457 A1 bekannt. Hierbei sind die mit den Durchtrittskanälen zusammenwirkenden Federblätter vorgespannt auf dem Ventilkörper befestigt und werden von einer starren ebenfalls fest eingespannten Stützscheibe abgedeckt, während diese Stützscheibe den Öffnungshub der Federblätter begrenzt. Die Vorspannung der Federblätter erfolgt durch entsprechende Formgebung des vom Kolben gebildeten Ventilkörpers, dessen zentrale Einspannfläche mit axialem Abstand zu der äußeren ringförmigen Auflagekante angeordnet ist, wodurch ein die Vorspannung bewirkendes Durchschirmen der Federblätter bei deren Montage erzielt wird. Ferner zeigt der Stoßdämpferkolben entsprechend der DE 37 01 557 A1 Dämpfventile mit Federblättern, die zusammen mit der Stützscheibe mittig fest eingespannt sind. Im Bereich des Außendurchmessers wird das Federblatt, bzw. werden die Federblätter von Tellerfedern gegen die Auflagekante gedrückt. Bei derartigen Schwingungsdämpfern ist es nachteilig, dass die vorgespannten Dämpfventile, insbesondere bei degressiv ausgelegten Dämpfkraftkennlinien, eine relativ rauhe und laute Funktion des Schwingungsdämpfers bewirken.
Der für die Fahrzeuge gewünschte hohe Komfort wird im wesentlichen von der Dämpfung und er Reibung der Schwingungsdämpfer beeinflusst. Diese Komfortwünsche in Kombination mit der benötigten Aufbaudämpfung führen sehr oft zu degressiven Kennlinien. Gerade dies führt zu den vorbeschriebenen bekannten Dämpfventilkonstruktionen, bei denen relativ weiche Federblätter oder Ventilfedern stark vorgespannt werden und damit der nachteilige rauhere Lauf entsteht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und einen Schwingungsdämpfer für hohe Komfortwünsche zu schaffen, der eine wesentlich ruhigere Arbeitsweise gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die starre Scheibe von einer Ventilfeder beaufschlagt und mittels einer zentralen Führung axial angeordnet ist, während die Kraft der Ventilfeder bei nicht geöffnetem Dämpfventil von der starren Scheibe im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt oder die Federblätter und gegebenenfalls über einen oder mehrere Distanzringe mittig auf den Ventilkörper übertragen wird, dabei wirkt der äußere Durchmesser des Federblattes oder der Federblätter ohne Vorspannung oder mit negativer Vorspannung auf die ringförmige Anlagefläche des Ventilkörpers. Diese zentrale Abstützung der Ventilfeder ermöglicht es, das Federblatt oder die Federblätter entweder vorspannungslos oder mit negativer Vorspannung auf dem Ventilkörper zu befestigen, wodurch das mit der ringförmigen Auflage des Ventilkörpers zusammenwirkende Federblatt mit wesentlich niederer Geschwindigkeit als bei einem stark vorgespannten Ventil arbeitet und dementsprechend weniger Geräusche verursacht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die starre Scheibe mit einer nabenförmigen zentralen Führung auf einer Hülse gleitend angeordnet, wobei diese Hülse das Befestigungsteil für den beispielsweise vom Kolben gebildeten Ventilkörper, das Federblatt bzw. die Federblätter und die möglicherweise vorhandenen Distanzringe bildet. Somit hat diese Hülse eine Doppelfunktion, nämlich Befestigung des Kolbens mit den Federblättern auf dem Kolbenstangenzapfen und Führungselement für die starre Scheibe.
Zur Verringerung der Reibung und der Klebeeffekte zwischen dem an der starren Scheibe anliegenden Federblatt ist die starre Scheibe mit einer zum Federblatt offenen Ringnut versehen. Eine vorteilhafte Ausführungsform wird, wie die Erfindung zeigt, dadurch erhalten, dass die Ventilfeder als Schraubendruckfeder ausgebildet und von einer Kolbenmutter vorgespannt ist, während die starre Scheibe eine Federzentrierung für die Schraubendruckfeder aufweist.
Bei einer weiteren Ausführung ist die Ventilfeder durch eine oder mehrere Federscheiben gebildet, die mittig eingespannt sind und im Bereich des Außendurchmessers mit einer Steuerkante der starren Scheibe zusammenwirkend angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird der Durchmesser der Steuerkante entsprechend der gewünschten bzw. geforderten Öffnungskraft des Dämpfventils gewählt.
Die Vorspannung der Ventilfeder wird bei diesen Konstruktionen bei nicht wirksamem Dämpfventil von der starren Scheibe auf den zentralen Bereich der Federblätter übertragen, so dass bei einsetzender Dämpfung das Ventil wesentlich weicher und daher reibungsärmer und leiser arbeitet. Dies wird entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung unterstützt, wenn das Federblatt eine oder mehrere Bohrungen aufweist, die den Durchtrittskanal hydraulisch mit der in der starren Scheibe angeordneten Ringnut verbindet. Ferner kann die starre Scheibe im Bereich der Ringnut eine oder mehrere Durchlassöffnungen aufweisen, welche den von den Federscheiben begrenzten Raum mit der Ringnut hydraulisch verbinden. Damit wird ein Druckausgleich zwischen den beidseitig in der starren Scheibe gebildeten Räumen geschaffen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Dämpfventils ist die Steuerkante der starren Scheibe mit radial verlaufenden Nuten versehen, wodurch der von den Federscheiben begrenzte Raum der starren Scheibe mit einem Arbeitsraum in Verbindung steht. Ein sehr genau definierter Voröffnungsquerschnitt wird geschaffen, wenn die Bohrungen im Federblatt, die Durchlassöffnungen in der starren Scheibe und die Nuten in der Steuerkante durch entsprechende Bemessung der jeweiligen Querschnitte den ständig geöffneten Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Durchtrittskanal und einem Arbeitsraum bilden.
Die vorstehend beanspruchten Dämpfventile sind für Ein- und Zweirohrschwingungsdämpfer geeignet und können sowohl für Kolben-Dämpfventile als auch für Bodenventile angewendet werden. Ebenso beschränkt sich deren Ausbildung nicht auf die beanspruchten Merkmale, denn es sind weitgehende Abwandlungen und Kombinationen mit an sich bekannten Merkmalen möglich. Beispielsweise können zwischen den Federscheiben Distanzscheiben angeordnet werden um bestimmte Abknickdurchmesser zu erhalten.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Dämpfventil für die Zugdämpfung als Kolbenventil eines Zweirohrschwingungsdämpfers;
2 ein Dämpfventil mit abgewandelter starren Scheibe;
3 ein mit Dämpfventilen versehener Kolben eines Einrohrschwingungsdämpfers.
Der in 1 gezeigte Kolben 2 eines Zweirohrschwingungsdämpfers ist auf dem Kolbenstangenzapfen 8 einer Kolbenstange 1 befestigt und bildet den Ventilkörper 19 für das der Zugdämpfung zugeordnete Dämpfventil und ein beim Druckhub öffnendes Rückschlagventil, welches an sich bekannt ist und nicht näher beschrieben wird. Im Kolben 2 münden die Durchtrittskanäle 20 in einen Ringraum, welcher von einem Federblatt 4 abgedeckt ist, wobei zwischen dem Federblatt 4 und der Nabe des Kolbens 2 Distanzringe 3 vorgesehen sind, wäh rend der Kolben 2 zusammen mit den Distanzringen 3 und dem Federblatt 4 mittels einer Schraubhülse 6 fest auf dem Kolbenstangenzapfen 8 und somit fest auf der Kolbenstange 1 verbunden ist. Eine starre Scheibe 5 ist axial beweglich auf der Hülse 6 geführt, während eine von einer Schraubendruckfeder 21 gebildete Ventilfeder 7 mit dem einem Ende durch eine nabenförmige Führung 22 auf der starren Scheibe 5 zentriert ist und mit dem anderen Ende mittels einer Kolbenmutter 9 vorgespannt wird, wobei die Kraft der Schraubendruckfeder 21 bei nicht betätigtem Dämpfventil im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt 4 und die Distanzringe 3 mittig auf den Kolben 2 wirkt. Das Federblatt 4 ist somit bei unaktiviertem Dämpfventil der Bereich des äußeren Durchmessers weitgehend frei von der Kraft der Ventilfeder 7. Dementsprechend ist die Berührung des Federblatts 4 auf der Kolbenoberfläche bzw. der ringförmigen Auflage beim Öffnen und Schließen des Dämpfventils reibungs- und geräuscharm.
Die Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich von der nach 1 im wesentlichen dadurch, dass die starre Scheibe 5 eine zum Federblatt 4 offene Ringnut 18 besitzt, wodurch die Reibung und der Klebeeffekt zwischen dem Federblatt 4 und der starren Scheibe 5 wesentlich verringert wird. Ferner ist der vom Kolben 2 gebildete Ventilkörper 19 am Innen- und Außendurchmesser im Bereich des Federblatts 4 eben ausgebildet, so dass bei vorspannungslosem Einbau des ebenen Federblatts 4 die Distanzringe entfallen können.
Bei der in 3 gezeigten Anwendung der Dämpfventile für einen Einrohrschwingungsdämpfer bildet der mit der Kolbenstange 1 verbundene Kolben 2 den Ventilkörper 19 sowohl für das der Zugrichtung als auch für das der Druckrichtung zugeordnete Dämpfventil. Die beiden Dämpfventile sind annähernd gleich aufgebaut, deshalb wird nachfolgend vorwiegend das der Druckdämpfung zugeordnete Dämpfventil beschrieben. Als Ventilfeder 7 sind bei dieser Ausführungsform Federscheiben 23 angeordnet, die zentral von Abstandsringen 16 vorgespannt werden und die Federkraft über eine Steuerkante 13 auf die starre Scheibe 5 übertragen. Bei der Montage wird zunächst eine Anschlagscheibe 11 auf den Kolbenstangenzapfen 8 aufgebracht, die sich auf einer am Übergang von der Kolbenstange 1 zum Kolbenstangenzapfen 8 gebildeten Schulter abstützt. Nacheinander werden Abstandsringe 16, die Federscheiben 23, die Hülse 6 mit der darauf axial beweglichen starren Scheibe 5, das Federblatt 4, gegebenenfalls der Distanzring 3 oder eine Distanzscheibe, der den Ventilkörper 19 bildende Kolben 2 und dann spiegelbildlich die Ventilteile des Zugdämpfventils auf den Kolbenstangenzapfen 8 gefädelt. Mit der Kolbenmutter 9 werden diese Teile axial verspannt, wobei jeweils die starre Scheibe 5 entgegen der Kraft der Federscheiben 23 axial beweglich auf der Hülse 6 angeordnet ist und die Ventilfederkraft im Bereich der zentralen Bohrung auf den Ventilkörper 19 überträgt. Durch eine oder mehrere Bohrungen 17 im Federblatt 4 wird ein Druckausgleich zwischen dem Durchtrittskanal 20 und der in der starren Scheibe 5 befindlichen Ringnut 18 geschaffen. Mit Durchlassöffnungen 15 in der starren Scheibe 5 wird die Ringnut 18 hydraulisch mit dem von den Federscheiben begrenzten Raum 24 verbunden. Ferner sind in der Steuerkante 13 radial verlaufende Nuten 14 vorgesehen. Durch entsprechende Bemessung der Bohrungen 17, der Durchlassöffnungen 15 und der radial verlaufenden Nuten 14 wird ein ständig geöffneter und zwischen den vom Kolben 2 getrennten Arbeitsräumen wirkender Voröffnungsquerschnitt geschaffen.
Auch bei der Konstruktion der Dämpfventile entsprechend 3 besteht eine weitgehende Freizügigkeit hinsichtlich der Anordnung, der Anzahl und Ausbildung der Federscheiben 23, je nach gewünschter Dämpfkennlinie. So kann auf einfache Weise mit relativ weichen aber stark vorgespannten Federscheiben 23 eine bei höheren Kolbengeschwindigkeiten gewünschte degressive Dämpfungskennlinie erzeugt werden.
Alle in den Figuren gezeigten Dämpfventilkonstruktionen können mit einem oder mit mehreren Federblättern ausgeführt werden, wobei diese entweder ohne Vorspannung oder mit negativer Vorspannung mit der ringförmigen Anlagefläche des Ventilkörpers zusammenwirken. Auch beschränkt sich die erfindungsgemäße Dämpfventilkonstruktion nicht auf die Anordnung auf einem Kolben, denn sie ist auch bei Bodenventilen, bei Bypassventilen oder bei mit der Kolbenstangenführung kombinierten Dämpfeinrichtungen anwendbar.

1: Kolbenstange
2: Kolben
3: Distanzring
4: Federblatt
5: starre Scheibe
6: Hülse
7: Ventilfeder
8: Kolbenstangenzapfen
9: Kolbenmutter
10: Zylinder
11: Anschlagscheibe
12: Spalt
13: Steuerkante
14: Radialnut
15: Durchlassöffnung
16: Abstandsring
17: Bohrung
18: Ringnut
19: Ventilkörper
20: Durchtrittskanal
21: Schraubendruckfeder
22: zentrale Führung
23: Federscheiben
24: Raum

Claims

Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben einen mit Durchtrittskanälen versehenen Ventilkörper bildet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum unterteilt und ein das ein- und ausfahrende Kolbenstangenvolumen kompensierender, zumindest teilweise mit Gas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist, während Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind und das Dämpfventil wenigstens ein einerseits mit den Durchtrittskanälen des Ventilkörpers und andererseits mit einer starren Scheibe zusammenwirkendes Federblatt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Scheibe (5) von einer Ventilfeder (7) beaufschlagt und mittels einer zentralen Führung (22) axial beweglich angeordnet ist, während die Kraft der Ventilfeder (7) bei unaktiviertem Dämpfventil von der starren Scheibe (5) im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt oder die Federblätter (4) und/oder über einen oder mehrere Distanzringe (3) mittig auf den Ventilkörper (19) übertragen wird, dabei wirkt der äußere Durchmesser des Federblattes oder der Federblätter (4) ohne Vorspannung oder mit negativer Vorspannung auf die ringförmige Anlagefläche des Ventilkörpers (19).
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Scheibe (5) mit einer nabenförmigen zentralen Führung (22) auf einer Hülse (6) gleitend angeordnet ist, wobei diese Hülse (6) das Befestigungsteil für den vom Kolben (2) gebildeten Ventilkörper (19), das Federblatt oder die Federblätter (4) und/oder die vorhandenen Distanzringe (3) bildet.
Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Scheibe (5) eine zum Federblatt (4) offene Ringnut (18) aufweist.
Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (7) als Schraubendruckfeder (21) ausgebildet und von einer Kolbenmutter (9) vorgespannt ist, während die starre Scheibe (5) eine Federzentrierung für die Schraubendruckfeder (21) aufweist.
Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (7) durch eine oder mehrere Federscheiben (23) gebildet ist, die mittig eingespannt und im Bereich des Außendurchmessers mit einer Steuerkante (13) der starren Scheibe (5) zusammenwirkend angeordnet sind.
Dämpfventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Steuerkante (13) entsprechend der gewünschten oder geforderten Öffnungskraft des Dämpfventils gewählt ist.
Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt (4) eine oder mehrere Bohrungen (17) aufweist, die den Durchtrittskanal (2) hydraulisch mit der in der starren Scheibe (5) angeordneten Ringnut (18) verbindet.
Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Scheibe (5) im Bereich der Ringnut (18) eine oder mehrere Durchlassöffnungen (15) aufweist, welche den von den Federscheiben (23) begrenzten Raum (24) mit der Ringnut (18) hydraulisch verbinden.
Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante (13) der starren Scheibe (5) mit radial verlaufenden Nuten (14) versehen ist, wodurch der Raum (24) mit einem Arbeitsraum in Verbindung steht.