DE2500826C2 - Ventilanordnung für einen Teleskopschwingungsdämpfer für die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Wie im Hauptpatent im einzelnen auseinandergesetzt, bieten Teleskopschwingungsdämpfer mit für die beiden Strömungsrichtungen getrennten Strömungskanälen den Vorteil, daß eventuell gebildete Gasblasen automatisch aus den Kanälen entfernt werden. Auf der anderen Seite treten aber häufig gerade bei Dämpfern, die lür die beiden Strömungsrichtungen getrennte Kanäle besitzen, Schwierigkeiten insofern auf, als sich in Abhängigkeit von der Masse der Ventilkörper und der Auslegung der ihnen zugeordneten Ventilfedern bei Bewegungsumkehr des Kolbens eine Hysterese zeigt, so daß sich dem gewünschten ausschließlich geschwindigkeitsabhängigen Verlauf der Kennung des Dämpfers Unregelmäßigkeiten überlagern.

Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung nach dem Hauptpatent unter Beibehalt der Vorteile von mit getrennten Kanälen ausgerüsteten Teleskopschwingungsdämpfern dadurch, daß nicht jeweils nur ein Ventil, sondern zwei Ventile in Strömungsrichtung in Reihe vorgesehen sind, von denen das in Strömungsrichtung erste Ventil im Hinblick auf die gewünschte Kennung des Stoßdämpfers ausgelegt ist, während das in Strömungsrichtung zweite Ventil unter Verzicht auf es umgehende Bypässe nur als zumindest annähernd gleichzeitig mit dem ersten Ventil öffnendes und zeitlich vor diesem schließendes Rückschlagventil ausgelegt ist. Dabei können diese beiden Ventile in einem der Strömungskanäle im Kolben des Teleskopstoßdämpfers oder als Ausströmventile im zylinderfesten Ausströmkanal des Teleskopstoßdämpfers liegen; diese Ausströmventile sollen bei sich annäherndem Kolben durch öffnen eine Verbindung zu einem Vorratsraum für das Druckmedium öffnen.

Bei der Erfindung nach dem Hauptpatent wird durch das schnelle Sperren der Strömungskanäle, wie es durch das zweite Ventil erzielt wird, bei Bewegungsumkehr des Kolbens die sonst vorhandene, vor allem auf die Auslegung des die Kennung bestimmenden ersten Ventils zurückzuführende Hysterese zumindest weitgehend verringert, ohne daß auf den Vorteil einer guten Umwälzung des Dämpfungsmediums verzichtet werden muß. Da die Hysterese auch Anlaß zur Geräuschenlwicklung bei Bewegungsumkehr des Kolbens ist, löst die Erfindung nach dem Hauptpatent die Aufgabe, diese Entwicklung von Dämpfergeräuschen zumindest zu verringern.

Die vorliegende Erfindung geht von einer entsprechend dem Hauptpatent mit zwei in Reihe liegenden Ventilen, von denen das zweite Ventil als massearmes Rückschlagventil ausgebildet ist, ausgerüsteten Ventilanordnung aus.

Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung nach dem Hauptpatent hinsichtlich der Vermeidung derjenigen Dämpfergeräusche, für die das Verhalten des Schwingungsdämpfers unter relativ hochfrequenten Anregungen mit geringen Hüben maßgebend ist (Poltergeräusche), weiter zu verbessern, ohne die Kennung des Schwingungsdämpfers nachteilig zu beeinflussen. Wie nämlich umfangreiche Untersuchungen mit nach dem Hauptpatent ausgebildeten Teleskopstoßdämpfern gezeigt haben, können durch ganz bestimmte Ausbildung des ersten und des zweiten Ventils in dieser Hinsicht wesentliche Vorteile erzielt werden. Bereits jetzt sei darauf hingewiesen, daß man die erfindungsgemäße spezielle Ausbildung der Ventilanordnung nach dem Hauptpatent einerseits als spezielle Ausführungsform der im Hauptpatent geschützten Ventilanordnung, andererseits aber auch nicht als Aufeinanderfolge von zwei in bestimmter Weise ausgelegten Ventilen, sondern als aufeinanderfolgende Anordnung in bestimmter Weise ausgelegter Teile von Ventilen, nämlich bestimmter Tellerfederscheiben, ansprechen kann.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe der Vermeidung von Poltergeräuschen besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Bei der Ventilanordnung nach der DE-PS 8 33 574 sind demgegenüber die Tellerfederscheiben beider Ventile an ihren Außenrändern abgestützt und an ihren Innenrändern eingespannt.

Zur Erläuterung der Erfindung mögen folgende Zusammenhänge dienen:

Die einfachste Form eines Dämpfungsventils ist ein die Strömung drosselndes Loch. Diese reine Lochdrosselung wird in der Praxis der Teleskopschwingungsdämpfer wegen ihrer stark progressiven Kennung selten angewendet. Demgegenüber sind ein wesentliches Element alle bekannten Ventile in Schwingungsdämpfern Durchlässe mit druckabhängigen Drossel-

querschnitten. Alle ausgeführten Ventile lassen sich einer der beiden folgenden Bauarten zuordnen:

1. Die Kanäle werden durch starre Scheiben verschlossen, die durch Schraubenfedern auf einen Sitz gepreßt werden;

2. die Kanäle werden durch Tellerfederscheiben verschlossen, die also das federnde und das schließende Element in sich vereinigen.

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In beiden Ausführungsformen muß eine von der Federvorspannung in der Ruhestellung (Schließsteilung des jeweiligen Ventils) abhängige Druckdifferenz auftreten, ehe das Ventil öffnet Man erhält daher Dämpferkennungen, die, unabhängig von der Kolbengeschwindigkeit, sofort ab Bewegungsbeginn eine feste, von der Federvorspannung abhängige Mindestkraft liefern. Gerade dieses Verhalten ist aber in der Regel in hydraulischen Schwingungsdämpfern unerw, Inscht. Daher werden die bekannten Ventile so ausgebildet, daß sie Voröffnungen, nämlich zusätzliche konstante Strömungsdurclilässe, enthalten. Diese sorgen im Bereich niedriger Kolbengeschwindigkeiten für die gewünschten niedrigen Kräfte, die für verschwindende Geschwindigkeit ebenfalls gegen Null gehen, und verlieren wegen der Progressivität der Lochdämpfung bei größeren Geschwindigkeiten zunehmend an Bedeutung.

Wie die erfindungsgemäß angestellten Untersuchungen und Überlegungen gezeigt haben, muß ein in bezug auf die Vermeidung von Poltergeräuschen optimierter Dämpfer möglichst verzögerungsfrei arbeitende Ventile besitzen, die außerdem schon bei Bewegungsbeginn des Kolbens eine gewisse Kraft liefern, ohne einen aus Komfortgründen zu fordernden Grenzwert zu überschreiten. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Teleskopschwingungsdämpfer durch folgende Merkmale realisiert:

1. Gemäß der Lehre des Hauptpatents werden ein erstes und ein zweites Ventil hintereinandergeschaltet, von denen das erste Ventil im Hinblick auf die gewünschte Kennung und das zweite Ventil nur als Rückschlagventil ausgelegt sind.

2. Beide Ventile sind so ausgelegt, daß sie

a) keine Voröffnung besitzen,

b) die Tellerfederscheibe oder -scheiben des ersten Ventils außen abgestützt und in Ruhestellung praktisch ohne Vorspannung sind und

c) die Tellerfederscheibe oder -scheiben des zweiten Ventils innen abgestützt und in Ruhestellung gering vorgespannt sind.

Die zur Erzielung eines sofortigen Ansprechens der Ventilanordnung auch bei kleinen, hochfrequenten Anregungen, die Anlaß zu Polterproblemen geben, notwendige Auslegung beider Ventile ohne Voröffnungen wirft Probleme bei der Kennungsgestaltung auf, die durch die Merkmale b) und c) vermieden bzw. gelöst sind. Die Öffnungscharakteristiken von außen und innen &o abgestützten Tellerfederscheiben unterscheiden sich voneinander. Bei gleichen Abmessungen ergibt sich bei einem gegebenen Federweg für beide Einbaufälle die gleiche Kraft, jedoch gibt eine innen abgestützte, also im Bereich ihres äußeren Randes abhebende Tellerfeder- b5 scheibe bei demselben Federweg entsprechend ihrem größeren äußeren Umfang eine erheblich größere Durchlaßöffnung frei als eine außen abgestützte Tellerfederscheibe. Umgekehrt liefern außen abgestützte, also innen abhebende Tellerfederscheiben auch nach dem Abheben noch Dämpferkraftverläufe, die für die Zwecke von Teleskopstoßdämpfern brauchbar und steuerbar sind. Die Kombination der Merkmale b) und c) gewährleistet schon bei Beginn der Kolbenbewegung eine gezielte Dämpferkraft und bei zunehmender Kolbengeschwindigkeit die Einhaltung des aus Komfortgründen gewünschten Verlaufs der DämpferkrafL Durch die Hintereinanderschaltung ist es möglich, die Abmessungen der Teile der beiden Ventile unabhängig voneinander dem angestrebten Verhalten entsprechend auszubilden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß ihre Realisierung keinen großen konstruktiven Aufwand erfordert. So zeichnet sich die bevorzugte Konstruktion dadurch aus, daß in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend eine Führungsfeder, ein unter der Wirkung derselben stehender Ventilkörper, die Tellerfederscheiben des ersten Ventils und die Tellerfederscheiben des zweiten Ventils an einer kolben- bzw. zylinderfesten, mit Strömungsdurchtritten versehenen, sich zwischen den Tellerfederscheiben des ersten und des zweiten Ventils erstreckenden, die Abstützung für die Tellerfederscheiben des ersten Ventils bildenden Querwand mittels eines nietartigen Teils mit flanschartigen Endpartien gehalten sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich des Kolbens, dagegen

F i g. 2 einen Längsschnitt im Bereich eines Bodenventils (Ausströmventils) wiedergibt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Zylinder des Dämpfers mit 1 bezeichnet. Er nimmt den mit getrennten Kanälen für beide Strömungsrichtungen versehenen Kolben auf. In diesem Ausführungsbeispiel enthält dieser die Querwand 2, die zur Bildung von Strömungskanälen mit Löchern 3 versehen ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in F i g. 1 nur Kanäle und Ventile für eine Strömungsrichtung dargestellt; die entsprechenden Kanäle und Ventile für die Strömung in entgegengesetzter Richtung sind fortgelassen.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß in der linken Hälfte der F i g. 1 die Ventile in ihrer Ruhestellung, d. h. im geschlossenen Zustand, dagegen in der rechten Hälfte im geöffneten Zustand wiedergegeben sind.

In Übereinstimmung mit der Erfindung nach dem Hauptpatent folgen in Strömungsrichtung zwei Ventile aufeinander, die beide durch Tellerfederscheiben gebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel enthält jedes der Ventile nur eine Tellerfederscheibe, von denen die dem ersten Ventil zugeordnete mit 5 und die dem zweiten Ventil zugeordnete mit 6 bezeichnet ist. Die beiden Tellerfederscheiben 5 und 6 unterscheiden sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Tellerfederscheibe 5 des ersten Ventils, das im Hinblick auf die gewünschte Kennung ausgelegt ist, sich unter der Wirkung der Führungsfeder 7 und des Ventilkcrpers 8 außen auf der Abstützfläche 9 an dem Zylinder 1 abstützt, sie also im Bereich ihres inneren Randes bei entsprechenden Druckverhältnissen von ihrer Sitzfläche 10 an dem Venti'körper 8 abhebt, während die Tellerfederscheibe 6 des zweiten Ventils, das als Rückschlagventil ausgebildet ist, sich im Bereich ihres inneren Randes auf der Fläche 11 abstützt, also bei entsprechenden Strömungsverhältnissen im Bereich ihres äußeren

Randes von der Ventilsitzfläche 12 abhebt. Den geöffneten Zustand beider Ventile veranschaulicht die rechte Hälfte der F ig. 1.

Da die außen abhebende Tellerfederscheibe 6 bei gleichem Federweg eine erheblich größere Durchlaßöff- > nung freigibt als die innen abgestützte Tellerfederscheibe 5, ist der der Tellerfederscheibe 6 zugeordnete Kraftverlauf sehr flach in bezug auf den Kraftverlauf der Tellerfederscheibe 5 des ersten Ventils. Das gilt auch dann, wenn die Tellerfederscheibe 6 gering vorgespannt i<> ist in ihrer Ruhestellung.

Die Auflagefläche 9 ist, wie F i g. 1 deutlich zeigt, in Richtung der Strömung abgeschrägt. Hierdurch wird die Kennung der Tellerfederscheibe 5 günstig beeinflußt.

Die gesamte Ventilanordnung wird durch das H zentrale nietartige Teil 13, das identisch ist mit der Kolbenstange, zusammengehalten, das mit flanschartigen Endpartien 14 und 15 versehen ist.

Dieses Konstruktionsprinzip findet auch bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach F i g. 2 Anwen- 2» dung. Hier bildet die Querwand 20 einen Bestandteil des den Arbeitsraum 21 umschließenden Zylinders 22. Wiederum ist die Querwand 20 mit der Bildung von Kanälen dienenden Strömungsdurchlässen 23 versehen. Das nietartige Teil 24 hält mit seinen flanschartigen Endpartien 25 und 26 über das topfförmige Druckstück 27 die durch die Führungsfeder 28, den sternförmigen Ventilkörper 29, die Tellerfederscheiben 30 und 31 des ersten Ventils und die Tellerfederscheibe 32 des zweiten Ventils gebildete Ausströmventilanordnung zusammen. Außerdem ist ein weiterer Strömungskanal 33 für die Strömung in entgegengesetzter Richtung, also bei Aufwärtsbewegung des Kolbens, vorhanden, dem ein individuelles Saugventil zugeordnet ist, das die Tellerfederscheibe 34 und die Führungsfeder 35 enthält. Auch dieses Ventil ist mittels des nietartigen Teils 24 an der Querwand 20 gehalten.

Wiederum sind die Tellerfederscheiben 30 und 31 des ersten Ventils, das im Hinblick auf die gewünschte Kennung ausgeführt ist, im Bereich ihrer äußeren Ränder abgestützt, und zwar mittels der Abstützfläche 36, die wiederum schräg ausgeführt ist. Dagegen ist die Tellerfederscheibe 32 des zweiten Ventils, das als Rückschlagventil ausgelegt ist, im Bereich ihres inneren Randes an der inneren Stirnfläche 37 des Flansches 26 abgestützt. Damit ergeben sich dieselben Verhältnisse wie bei der Kolbenventilanordnung nach F i g. 1.

Verständlicherweise kann es zweckmäßig sein, sowohl die Bodenventilanordnung als auch die Ventilanordnung in einem oder beiden Strömungskanälen des Kolbens entsprechend der Erfindung auszulegen. Dabei wird man stets dafür sorgen, daß durch entsprechende Form des Ventilkörpers und/oder der Tellerfederscheiben des ersten Ventils diese im Ruhezustand, d. h. bei geschlossenem Ventil, zumindest weitgehend vorspannungsfrei sind, während die Tellerfederscheiben des zweiten Ventils eine geringe Vorspannung besitzen. Unter einer geringen Vorspannung ist eine solche zu verstehen, wie sie sich größenordnungsmäßig einstellt, wenn die betrachtete Tellerfederscheibe zwischen ihren inneren und äußeren Anlagestellen um ein Maß durchgebogen ist, das ihrer Materialstärke entspricht. Dies zeigen beide Figuren.

Dagegen wird die Tellerfederscheibe des ersten Ventils dadurch praktisch vorspannungsfrei gehalten, daß ihre inneren und äußeren Anlageflächen, in F i g. 1 die Ringflächen 10 und 10', zumindest annähernd in einer Ebene liegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

25 OO Patentansprüche:

1. Ventilanordnung für einen Teleskopschwingungsdämpfer für die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, die nur einer Strömungsrichtung des Dämpfungsmediums zugeordnet ist und in dieser Strömungsrichtung aufeinanderfolgend ein im Hinblick auf die gewünschte Kennung des Dämpfers ausgelegtes erstes Ventil und dahinter ein bypassfreies, schwächer ausgelegtes zweites Ventil enthält, das als massearmes Rückschlagventil ausgelegt ist, nach DBP 24 13833.8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das erste Ventil bypassfrei sowie die zumindest eine Tellerfederscheibe (5; 30, 31) des ersten Ventils im Bereich ihres äußeren Randes abgestützt (9; 36) und im geschlossenen Zustand des ersten Ventils praktisch vorspannungsfrei is», während die zumindest eine Tellerfederscheibe (6; 32) des zweiten Ventils im Bereich ihres inneren Randes abgestützt (11) und im geschlossenen Zustand des zweiten VentiJs gering vorgespannt ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend eine Führungsfeder (7; 28), ein unter der Wirkung derselben stehender Ventilkörper (8; 29), die Tellerfederscheiben (5; 30,31) des ersten Ventils und die Tellerfederscheiben (6; 32) des zweiten Ventils an einer kolben- bzw. zylinderfesten, mit Strömungsdurchtritten (3; 23) versehenen, sich zwischen den Tellerfederscheiben (5, 6; 30, 31, 32) des ersten und des zweiten Ventils erstreckenden, die Abstützung (9; 36) für die Tellerfederscheiben (5; 30,31) des ersten Ventils bildende Querwand (2; 20) mittels eines nietartigen Teils (13; 24) mit flanschartigen Endpartien (14,15; 25,26) gehalten sind.

3. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung der Tellerfederscheiben (5; 30, 31) des ersten Ventils eine in Strömungsrichtung abgeschrägte Stützfläche ίο (9; 36) enthält.