DE19953372A1 - Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft - Google Patents
Schwingungsdämpfer mit verstellbarer DämpfkraftInfo
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Abstract
Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt, mindestens ein Dämpfventil, das in einer Strömungsverbindung von einem der beiden Arbeitsräume angeordnet ist und über außenliegende Stellmittel einstellbar ist, wobei das Dämpfventil ein hülsenförmiges Gehäuse aufweist, in dem ein Ventilkörper beweglich angeordnet ist, wobei das Gehäuse des Dämpfventils von einem Deckel endseitig abgeschlossen wird, der außenseitig einen Eingriff für die von dem Dämpfventil separat montierbaren Stellmittel aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft
entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die DE 195 42 293 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit einstellbarer
Dämpfkraft, wobei der Schwingungsdämpfer einen Zylinder mit einem an einer
Kolbenstange befestigten axial beweglichen Kolben umfaßt, der den Zylinder in
zwei Arbeitsräume umfaßt. Ein von außen einstellbares Dämpfventil ist an einem
der Arbeitsräume angeschlossen, und drosselt das aus dem angeschlossenen Ar
beitsraum verdrängte Dämpfmedium, wodurch eine Dämpfwirkung entsteht. Das
von außen einstellbare Dämpfventil verfügt über keine Fixierungsmittel für eine
bestimmte Dämpfkrafteinstellung, die reproduzierbar sein soll.
Die DE 197 24 328 C1 zeigt eine Weiterentwicklung der DE 195 42 293 A1.
Dem Dämpfventil wurde eine Rasteinrichtung beigeordnet, mit der wiederholge
nau eine gewünschte Dämpfkrafteinstellung möglich ist. Funktional bestehen bei
dem Dämpfventil nach der DE 197 24 328 A1 keine Schwierigkeiten. Das Pro
blem ist in der schwierigen Montage zu sehen, da eine Vielzahl von teilweise sehr
kleinen Bauteilen unter Federvorspannungen miteinander verbaut werden müssen.
Der manuelle Fertigungsaufwand ist beträchtlich.
Aus der EP 0 601 982 B1 ist ein Dämpfventil bekannt, das aus jeweils zwei
Ventilpatronen für verschiedene Druckbereich besteht. Der exakte Ventilaufbau
wird nicht beschrieben. Es ist jedoch eine Rasteinrichtung vorhanden, mit der
eine einmal eingestellte Ventileinstellung reproduzierbar ist. Zur Montage wird
zunächst eine stärker dimensionierte Druckfeder in eine Ventilaufnahmeöffnung
eingelegt. Danach wird ein Ventilgehäuseunterteil bis zur Anlage an die Druckfe
der in die Ventilaufnahmeöffnung eingeführt. Das Gehäuseunterteil nimmt einen
Ventilkörper auf, der von einer Schließfeder vorgespannt ist. Die Schließfeder
stützt sich an einem Federspanner ab, der mit seiner Rückseite an einem Ventil
gehäuseoberteil anliegt, das in die Ventilaufnahmeöffnung eingeschraubt wird.
Auf das Ventilgehäuseoberteil wird eine Einstellkappe gesteckt, die von einer
Klemmschraube mit dem Federspanner verbunden wird. Auch diese Montage ist
mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden, da neben der Druckfeder und der
Schließfeder noch einige Federn der Rasteinrichtung an der Einstellkappe wirksam
sind, die die Handhabung des gesamten Dämpfventils erschweren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einstellbares Dämpfventil zu reali
sieren, das hinsichtlich des Montageaufwandes verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse des
Dämpfventils von einem Deckel endseitig abgeschlossen wird, der außenseitig
einen Eingriff für die von dem Dämpfventil separat montierbaren Stellmittel auf
weist.
Der wesentliche Vorteil im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik be
steht darin, daß die Stellmittel und das eigentliche Dämpfventil zwei getrennt
montierbare Baueinheiten bilden, die jeweils für sich abgeschlossen sind. Durch
die strikte funktionale und räumliche Trennung der beiden Dämpfventilbaueinhei
ten vereinfacht sich die Montage deutlich.
In weiterer Ausgestaltung weisen die Stellmittel einen Befestigungsring für das
Dämpfventil auf, in dem ein Stellbolzen angeordnet ist, wobei zwischen dem
Stellbolzen und dem Befestigungsring Rastmittel eingreifen. Der Befestigungsring
übernimmt die Funktion der räumlichen Halterung der Stellmittel und der Stellbol
zen die Verstellbewegung.
So ist vorgesehen, daß der Befestigungsring in Abhängigkeit der vorgesehenen
Dämpfkraftstufen des Dämpfventils Rastausnehmungen aufweist, in die ein Rast
körper eingreift, der von einer Federkraft vorgespannt ist. Die Rasteinrichtung
verbindet den Befestigungsring und den Stellbolzen in einem ausreichenden Maße
zu einer Baueinheit.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch sind die Rastausnehmungen in Um
fangsrichtung im Befestigungsring ausgeführt, so daß der Stellbolzen eine rotato
rische Betriebsbewegung ausführt.
Im Hinblick auf eine einfache Übertragung der Stellbewegung liegt zwischen dem
Stellbolzen und dem Deckel des Dämpfventilgehäuse eine Schlüsselverbindung
vor, die eine Drehbewegung des Stellbolzens auf den Deckel überträgt und mit
tels einer Übertragungseinrichtung den Abstand zwischen dem Boden und dem
Deckel des Dämpfventilgehäuses verändert.
Um den Montageaufwand der beiden Baueinheiten Stellmittel/Dämpfventil mög
lichst schnell ablaufen zu lassen, weist das Dämpfventilgehäuse in Richtung des
Befestigungsringes Drehmomentübertragungsflächen auf, an denen entsprechen
de Anlageflächen des Befestigungsringes anliegen, so daß eine Einschraubbewe
gung des Befestigungsringes auf das Dämpfventilgehäuse übertragen wird. Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich das Einschraubwerkzeug für das
Dämpfventilgehäuse stark vereinfacht. Am Befestigungsring kann man einen
handelsüblichen Haken-, Ring- oder Maulschlüssel ansetzen.
Bei dieser Weiterentwicklung führt der Stellbolzen unabhängig der gemeinsamen
Montagebewegung der Baueinheit Stellmittel-Dämpfventil einen axialen Ein
griffsweg in die Schlüsselverbindung zum Deckel des Dämpfventilgehäuses rela
tiv zum Befestigungsring aus.
Dabei weist der Befestigungsrichtung zwei Reihen von Rastausnehmungen in
axialer Anordnung auf, wobei eine Reihe die Stellung des Stellbolzens definiert,
bei der die Schlüsselverbindung zwischen dem Deckel des Dämpfventilgehäuses
und dem Stellbolzen außer Eingriff sind.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Schwingungsdämpfer in Gesamtdarstellung
Fig. 2 Längsschnitt durch den Schwingungsdämpfer
Fig. 3 Ventilblock mit Druckrohr als Einzelteil
Fig. 4 Schnitt A-A durch den Ventilblock
Fig. 5 Schnitt B-B durch den Ventilblock
Fig. 6 bis 9 Ausführungsvarianten der Baueinheiten Stellmittel/Dämpfventil.
Die Fig. 1 zeigt in räumlicher Darstellung einen Schwingungsdämpfer 1, in dem
eine Kolbenstange 3 axial beweglich angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer
verfügt über einen oberen Behälterrohrabschnitt 5 und einen unteren Behälter
rohrabschnitt 7, die an einem Ventilblock 9 befestigt sind. In dem Ventilblock 9
sind für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 3 Dämpfventi
le 11; 13; 15; 17 angeordnet, wobei die Dämpfventile nach Strömungsrichtung
und Strömungsgeschwindigkeit getrennt arbeiten. Hinsichtlich der Strömungsge
schwindigkeit können auch weitere Dämpfventile eingesetzt werden, so daß die
Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers noch feiner einstellbar ist.
Die Fig. 2 zeigt den Schwingungsdämpfer der Fig. 1 im Längsschnitt. An der
Kolbenstange 3 ist ein Kolben 19 befestigt, der ein Druckrohr 21 in einen oberen
und einen unteren Arbeitsraum 23; 25 unterteilt. In dem Kolben 19 können nach
Bedarf weitere Dämpfventile angeordnet sein, deren Dämpfkräfte sich mit den
Dämpfventilen 11 bis 17 (Fig. 1) überlagern.
Die beiden Behälterrohrabschnitte 5, 7 und das Druckrohr 21 bilden jeweils Flui
denverbindungen 27; 29 zu dem Ventilblock 9. Ein umlaufender Steg 31 mit ei
ner Dichtung 33 trennt die beiden Fluidenverbindungen. Der obere Arbeits
raum 23 verfügt über eine Fluidenöffnung 35 an die Fluidenverbindung 27, so
daß das bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens verdrängte Arbeitsmedium zu
mindest teilweise in die Fluidenverbindung bis in die Dämpfventile 11; 13 ver
drängt wird. Ein Teil kann durch die erwähnten Kolbenventile in den unteren Ar
beitsraum 25 verdrängt werden.
Der untere Arbeitsraum ist ebenfalls über eine Fluidenöffnung 37 im Druck
rohr 21 mit der Fluidenverbindung 29 und damit an die Dämpfventil 15; 17 ver
bunden. Am unteren Arbeitsraum 25 schließt sich ein von einem Trennkolben 39
separierter gasgefüllter Ausgleichsraum 41 an.
In der Fig. 3 ist der Ventilblock 9 zusammen mit dem Druckrohr 21 als Baueinheit
dargestellt. In dieser Darstellung ist erkennbar, wie das Dämpfmedium aus der
oberen Fluidenverbindung 27 (Fig. 2) über eine Einströmöffnung 43 in den Ven
tilblock 9 einströmt, aus dem ersten Dämpfventil 11, das die Dämpfung im unte
ren Strömungsgeschwindigkeitsbereich bestimmt, über einen Verbindungska
nal 45 an dem Dämpfventil 13 für den oberen Strömungsgeschwindigkeitsbe
reich vorbei weiterfließt und über eine Ausströmöffnung 47 den Ventilblock ver
läßt. Für die Dämpfventile 15; 17 steht ein entsprechender Strömungsweg zur
Verfügung. Die Dämpfventile 11; 13 bzw. 15; 17 sind hydraulisch parallel ge
schaltet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils Schnittdarstellungen durch den Ventilblock 9 in
den Schnittebenen der Dämpfventile 11; 15. Die Dämpfventile sind in Aufnah
meöffnungen 49 eingeschraubt, die parallel zueinander und im rechten Winkel zur
Dämpferlängsachse verlaufen. Dadurch erhält man einen sehr kompakten Ven
tilblock 9. Durch seine mittige Anordnung sind die Strömungswege in Zug- und in
Druckrichtung gleichmäßig lang.
Die Fig. 6 zeigt eines der Dämpfventile 11; 15 unabhängig vom Ventilblock 9.
Das Dämpfventil 11; 15 umfaßt zwei in sich abgeschlossene und unabhängige
Baueinheiten. Zum einen ist das eigentliche Dämpfventil in einem Dämpfventilge
häuse 51 angeordnet und besteht aus einem axial verstellbaren Ventilkörper 53,
der in Abhängigkeit seiner axialen Stellung einen Drosselquerschnitt 55 be
stimmt. Der Ventilkörper ist einstückig mit einem Deckel 57 des Gehäuses 51
ausgeführt, wobei der Deckel das Gehäuse verschließt. Zum Dämpfventilgehäu
se 51 ist ein Boden 59 zu zählen, der eine Zuströmöffnung 61 aufweist, die von
einem federbelasteten Rückschlagventilkörper 63 abgedeckt wird. Der Rück
schlagventilkörper 63 sorgt in beiden Dämpfventilen dafür, daß eine einzige
Durchströmungsrichtung in den Dämpfventilpaaren 11; 13 und 15; 17 eingehal
ten wird.
Zur Montage wird der Ventilkörper 53 mit einer Rückschlagfeder 65 versehen,
die nur eine sehr geringe Vorspannung aufweist und im Ventilkörper radial ge
führt ist. Anschließend legt man den Rückschlagventilkörper 63 auf den Ventil
körper 53 und schraubt diesen in das Dämpfventilgehäuse 51 ein. Damit ist eine
Baueinheit Dämpfventil fertiggestellt. Dem Dämpfventil 11; 15 sind Stellmittel 67
beigeordnet, die sich axial dem Dämpfventilgehäuse 51 anschließen. Die Stellmit
tel umfassen einen Befestigungsring 69 und einen Stellbolzen 71. Der Stellbol
zen 71 weist eine Anschlagschulter 73 auf, die sich an einem Absatz des Befe
stigungsringes 69 abstützt. Damit ist eine eindeutige axiale Lage der beiden Bau
teile realisiert. Die Stellmittel verfügen über Rastmittel, die von Kugelkörpern 75
in Verbindung mit einer Vorspannfeder 77 innerhalb einer Querbohrung des Stell
bolzens 71 angeordnet sind und in Rastausnehmungen 79 des Befestigungsrin
ges 69 eingreifen können.
Zur Montage wird die Vorspannfeder 77 mit den Kugelkörpern in die Querboh
rung des Stellbolzens eingeführt. Anschließend schiebt man den Stellbolzen, der
mit einer Umfangsdichtung 81 versehen ist, in den Befestigungsring, bis die An
schlagschulter 73 am Absatz des Befestigungsringes anliegt. Danach wird der
Stellbolzen verdreht, bis die Rastmittel wirksam sind. Die Rastmittel fixieren den
Stellbolzen zum Befestigungsring und sorgen dafür, daß eine Baueinheit
"Stellmittel" vorliegt.
Abschließend wird die Baueinheit Dämpfventil in eine der Aufnahmeöffnungen 49
eingeschraubt, wozu das Dämpfventilgehäuse 51 ein Außengewinde 83 auf
weist. Auf das Dämpfventilgehäuse wird der Befestigungsring in dieselbe Auf
nahmeöffnung, ebenfalls mit einem Außengewinde 85 befestigt. Eine Dich
tung 87 verschließt die Aufnahmeöffnung 49 hermetisch.
Für die Verstellung des Dämpfventils verfügt der Stellbolzen wie bei einem
Schraubendreher über eine Schlüsselverbindung 89 zum Deckel 57. Dabei ist der
Deckel 57 mit dem Ventilkörper 53 als Schraube anzusehen, die sich bei einer
Schraubbewegung axial höher oder tiefer im Dämpfventilgehäuse bewegt und
damit den Drosselquerschnitt 55 bestimmt. Ggf. muß die Schlüsselverbindung
durch eine kleine Verdrehbewegung des Stellbolzens relativ zum Deckel des
Dämpfventils hergestellt werden.
In der Fig. 7 ist eines der Dämpfventile 13; 17 dargestellt, die für die Dämpfung
im oberen Strömungsgeschwindigkeitsbereich eingesetzt werden. Ganz wesent
lich ist, daß für alle Dämpfventile dasselbe Stellmittel 67 verwendet werden
kann. Lediglich beim eigentlichen Dämpfventil, nämlich dem Ventilkörper 53 und
einer dazugehörigen Druckfeder 91, gibt es geringfügige Unterschiede, insbeson
dere darin, daß die Federvorspannung der Druckfeder 91 sehr viel höher ist als
die Vorspannung der Rückschlagfeder 65. Die Druckfeder 91 in Verbindung mit
der druckbeaufschlagten Fläche A am Ventilkörper 53 bestimmt das Dämpfver
halten der Dämpfventile 13; 17.
Mit der Fig. 8 soll eine Abwandlung der Fig. 7 gezeigt werden, die hinsichtlich
der Montagefreundlichkeit verbessert wurde. Der Deckel 57 des Gehäuses 51
verfügt über eine Führungshülse 93, die in ihrer zentralen Öffnung die Druckfe
der 91 und den Ventilkörper 53 zumindest teilweise aufnimmt und radial führt.
Die Wirkungsweise des Dämpfventils ist identisch mit der Ausführung nach der
Fig. 7.
Die Fig. 9 stellt eine Abwandlung der Fig. 7 dar. Selbstverständlich kann die in
der Fig. 9 verwirklichte Idee auch bei den Dämpfventilen 11; 15 eingesetzt wer
den. Der wesentliche Unterschied der Ausführung nach der Fig. 9 liegt zum einen
darin, daß die Stellmittel 67 im Befestigungsring 69 zwei Rastausnehmungsrei
hen 79a; 79b aufweisen und damit der Stellbolzen 71 zwei Betriebsstellungen
einnehmen kann. Nach der Montage des Stellmittels entsprechend der Beschrei
bung der Fig. 7 liegt die Anschlagschulter 73 am Absatz des Befestigungsringes
69 an.
Der weitere Unterschied dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß der Befesti
gungsring zahnsegmentartige Anlageflächen 95, die mehrfach am kreisringförmi
gen Ende des Befestigungsringes in Richtung des Dämpfventilgehäuses 51 aus
gerichtet sind. Das Dämpfventilgehäuse verfügt über Drehmomentübertragungs
flächen 97, deren Anordnung den Anlageflächen 95 des Befestigungsringes an
gepaßt sind, so daß die Anlageflächen und die Drehmomentübertragungsflächen
wie eine Klauenkupplung ineinandergreifen.
Beim Einschraubvorgang des gesamten Dämpfventils wird der Stellbolzen derart
eingestellt, daß die Rastmittel in der oberen Schaltstellung wirksam sind. Dabei
kann die Schlüsselverbindung 89 zwischen dem Stellbolzen 71 und dem Dec
kel 57 nicht hergestellt werden. Man steckt den Befestigungsring mit dem Ge
häuse zusammen, so daß die Anlageflächen und die Drehmomentübertragungs
flächen die besagte Klauenkupplung bilden. Danach kann das Gehäuse über den
Befestigungsring in die Aufnahmeöffnung 49 (Fig. 4 und 5) eingeschraubt wer
den. Sobald ein fester Sitz der beiden Baueinheiten gewährleistet ist, kann nach
einem axialen Eingriffsweg 99 die Schlüsselverbindung 89 hergestellt und ggf.
eine Dämpfkraftverstellung vorgenommen werden, indem der Deckel 57 ein
Drehbewegung ausführt, die von einem Verstellgewinde 101 zwischen dem Dec
kel und dem Dämpfventilgehäuse 51 in eine Axialbewegung des Deckels umge
setzt wird, wodurch sich die Einbaulänge und damit die Vorspannung der Druck
feder 91 ändert. Dieser Einstellvorgang ist bei allen Dämpfventilen 13; 17 unab
hängig von der speziellen Ausgestaltung identisch.
Ist die Dämpfkraftverstellung abgeschlossen, so kann der Stellbolzen, dessen
Rastmittel in den Rastmittelausnehmungen 79b eingreifen, wieder in die obere
Stellung zurückbewegt werden. Mit dieser Ausgestaltung können zwei Vorteile
erreicht werden. Zum einen kann keine fahrlässige Verstellung der Dämpfkraft
auftreten. Zum anderen kann das Stellmittel 67 unabhängig vom Dämpfventilge
häuse auch wieder entfernt und ggf. durch einen einfachen Deckel ersetzt wer
den. Diese Möglichkeit stellt eine echte Gewichtseinsparung dar, die insbesonde
re in der Rennsportanwendung als einen großen Vorteil anzusehen ist.
Claims (8)
1. Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder,
in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei
der Kolben den Zylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unter
teilt, mindestens ein Dämpfventil, das in einer Strömungsverbindung von ei
nem der beiden Arbeitsräumen angeordnet ist und über außenliegende Stellmit
tel einstellbar ist, wobei das Dämpfventil ein hülsenförmiges Gehäuse auf
weist, in dem ein Ventilkörper beweglich angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (51) des Dämpfventils von einem Deckel (57) endseitig ab
geschlossen wird, der außenseitig einen Eingriff für die von dem Dämpfventil
separat montierbaren Stellmittel (67) aufweist.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellmittel (67) einen Befestigungsring (69) für das Dämpfventil auf
weisen, in dem ein Stellbolzen (71) angeordnet ist, wobei zwischen dem Stell
bolzen (71) und dem Befestigungsring (69) Rastmittel (75; 77; 79) eingreifen.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsring (69) in Abhängigkeit der vorgesehenen Dämpf
kraftstufen des Dämpfventils Rastausnehmungen (79) aufweist, in die ein
Rastkörper (75) eingreift, der von einer Federkraft vorgespannt ist.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rastausnehmungen (79) in Umfangsrichtung im Befestigungsring (69)
ausgeführt sind, so daß der Stellbolzen (71) eine rotatorische Betriebsbewe
gung ausführt.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Stellbolzen (71) und dem Deckel (57) des Dämpfventilge
häuses eine Schlüsselverbindung (89) vorliegt, die eine Drehbewegung des
Stellbolzens (71) auf den Deckel (57) überträgt und mittels einer Überset
zungseinrichtung (101) den Abstand zwischen einem Boden (59) und dem
Deckel (57) des Dämpfventilgehäuses (51) verändert.
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfventilgehäuse (51) in Richtung des Befestigungsringes (69)
Drehmomentübertragungsflächen (97) aufweist, an denen entsprechende An
lageflächen (95) des Befestigungsringes (69) anliegen, so daß eine Ein
schraubbewegung des Befestigungsringes auf das Dämpfventilgehäuse über
tragen wird.
7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellbolzen (71) unabhängig der gemeinsamen Montagebewegung der
Baueinheit Stellmittel-Dämpfventil einen axialen Eingriffsweg (99) in die
Schlüsselverbindung (89) zum Deckel des Dämpfventilgehäuses (51) relativ
zum Befestigungsring (69) ausführt.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Befestigungsrichtung (69) zwei Reihen von Rastausnehmun
gen (79a, 79b) in axialer Anordnung aufweist, wobei eine Reihe die Stellung
des Stellbolzens (71) definiert, bei der die Schlüsselverbindung (89) zwischen
dem Deckel (57) des Dämpfventilgehäuses (51) und dem Stellbolzen (71) au
ßer Eingriff sind.
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