DE3015596C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit geräuscharmen Dämpfventilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In der Voröffnungsphase eines Schwingungsdämpfers, also bei ge­ schlossenen Dämpfventilen, ist es zur Minderung der Strömungsge­ räusche durch die DE-AS 22 64 139 bekannt, einen Drosselkanal an­ zuordnen, welcher zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen aufweist. Hierbei wird die erste Drosselstelle durch Bohrungen in einer Ventilplatte gebildet, wobei diese Ventilplatte im Bereich der Bohrungen zur Bildung eines Ringraumes dachförmig hochgezogen ist. Die zweite Drosselstelle besteht aus einer einen radialen Kanal bildenden Aussparung in einer zweiten Ventilplatte, wobei diese gegenüber der ersten Drosselstelle in Radialrichtung ver­ setzt ist. Die zweite Drosselstelle mündet in den Arbeitsraum, der bei entsprechender Kolbenbewegung einen geringeren Druck auf­ weist. Entsprechend der Kolbengeschwindigkeit kann auch bei ge­ schlossener Stellung der Dämpfventilen der Voröffnungsphase ein relativ großer Druckunterschied zwischen den beiden Arbeitsräumen herrschen, wodurch der aus der zweiten Drosselstelle austretende Flüssigkeitsstrahl beim Eintritt in den Raum geringeren Druckes Zischgeräusche hervorruft. Zur weiteren Geräuschsenkung ist vorgeschlagen, zwei der vorbeschriebenen Voröffnungssysteme hin­ tereinanderzuschalten. Nachteilig ist bei dieser bekannten Kon­ struktion die teuere und schwierige Herstellung des dachförmigen Ringraumes in der ersten Ventilplatte. Hierbei ist besonders schwierig, daß nach dem Prägevorgang die Auflageflächen in einer Ebene angeordnet sind und keine ungewollten Durchtrittsquer­ schnitte entstehen. Insbesondere bei Hintereinanderschaltung meh­ rerer derartiger Voröffnungssysteme ist ein sehr hoher Bauaufwand erforderlich, um die gewünschte Geräuschabsenkung zu erhalten.

Zur Unterdrückung von Strömungsgeräuschen ist es durch die DE-OS 27 27 407 bekannt, ein Dämpfventil so auszubilden, daß das Druck­ gefälle zum Arbeitsraum niederen Druckes in mehreren Stufen abge­ baut wird. Dies erfolgt hier bei einem Kolbenventil, wenn die auf den Ventilkörper wirkenden Strömungskräfte eine Ventilöffnung be­ wirken. In der Voröffnungsphase ist dieser mehrstufige Druckabbau nicht wirksam.

Ein einstufiger Druckabbau ist durch die Konstruktionen gemäß der DE-OS 29 10 381 bekannt, wobei der Voröffnungsquerschnitt direkt in den Raum mit niederem Druck mündet. Die jeweils vor dem Vor­ öffnungsquerschnitt befindlichen Zulaufquerschnitte sind wesent­ lich größer als der Voröffnungsquerschnitt und stellen somit kei­ ne Hilfe für einen stufenweisen Druckabbau dar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen im Aufbau einfachen Schwingungsdämpfer zu schaffen, der eine geräuscharme Dämpfwirkung der Voröffnungsquerschnitte gewährleistet, wobei diese Konstruktion die Dämpfungskennlinie nicht oder nur unwe­ sentlich beeinflußt, temperaturunempfindlich ist und eine einfa­ che Anpassung an die geforderten Dämpfkräfte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung da­ durch gelöst, daß der von der Prallplatte begrenzte Beruhigungs­ kanal einen kreisscheibenförmigen Querschnitt besitzt und die Prallplatte in geringem axialen Abstand zur Mündung der Durchlaß­ öffnung angeordnet ist, wobei dieser Abstand der Prallplatte durch einen Abstandsring gebildet ist. Dadurch wird ein sehr ein­ facher Aufbau des in der Voröffnungsphase wirkenden Strömungs­ pfades erreicht, der eine geräuscharme Dämpfwirkung gewährleistet. Der aus dem Voröffnungsquerschnitt austretende Ölstrahl tritt nicht in den Raum geringeren Druckes ein, sondern es wird - be­ dingt durch das Auftreffen auf die Prallplatte - ein Gegendruck aufgebaut, der dann wiederum durch den im Aufbau sehr einfachen Beruhigungskanal ausgeglichen wird, wodurch vor dem Eintritt in den Raum niederen Druckes eine Beruhigung der Flüssigkeitsströ­ mung gewährleistet wird. Insbesondere bei einer blendenförmigen Ausbildung des Voröffnungsquerschnittes wird die Temperaturemp­ findlichkeit wesentlich verringert, während der nachgeschaltete Beruhigungskanal für ein geräuscharmes Austreten in den Raum nie­ deren Druckes sorgt. Der geringe Abstand zur Mündung der Durch­ laßöffnung sowie die Bildung dieses Abstandes durch einen Ab­ standsring gewährleistet einen sehr einfachen und kostensparenden Aufbau, da leicht herzustellende Bauteile Verwendung finden.

Eine einfache Ausführungsform von Prallplatte und Abstandsring erhält man entsprechend der Erfindung dadurch, daß der Abstands­ ring mit einer Ventilplatte einstückig ausgebildet ist und einen Ventilsitz bildet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Abstandsring im Bereich des radial äußeren Endes der Ventil­ platte angeordnet ist. Da der Abstand der Prallplatte zur Durch­ laßöffnung sehr klein ist, ist diese Ausführungsform besonders zweckmäßig, da beispielsweise ein Ring mit etwa 0,1 mm Stärke nicht ohne besondere Maßnahmen in dieser Lage zentriert werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise wird bei dem der Zugdämpfung des Schwingungsdämpfers dienenden Kolbenventil der geräuscharme Vor­ auslaß erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß die Voröffnungs­ scheibe in geschlossenem Zustand des Ventiles im Bereich ihres äußeren Durchmessers einerseits auf dem Ventilsitz des Kolbens und andererseits auf dem Abstandsring der Ventilplatte liegt und mindestens eine zwischen Ventilsitz und Einspannstelle angeordne­ te Durchbrechung aufweist, während der Beruhigungskanal von der Prallplatte und der Voröffnungsscheibe begrenzt und radial nach innen gerichtet ist und in einen Kanalabschnitt mündet, der in axialer Richtung verläuft und von der vom Innendurchmesser gebil­ deten Fläche der Ventilplatte und einem Führungsring begrenzt wird. Merkmalsgemäß wird dabei die Voröffnungsscheibe auf einfa­ che Weise dadurch befestigt, daß diese zwischen der Stirnfläche des Kolbens und der des Führungsringes eingespannt ist.

Um die Beanspruchung der Voröffnungsscheibe bei geöffnetem Dämpf­ ventil gering zu halten, wird erfindungsgemäß diese Voröffnungs­ scheibe durch eine im geschlossenen Zustand des Dämpfventiles im wesentlichen ebene Scheibe gebildet. Dies hat den Vorteil, daß die Einspannstelle am Kolben in der selben Querschnittsebene wie der Ventilsitz liegt. Es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn die Voröffnungsscheibe leicht in Richtung der Ventilöffnung vorge­ spannt ist, so daß diese bei geschlossenem Ventil durch die Ven­ tilplatte entgegen ihrer Vorspannung gegen den Ventilsitz des Kolbens gedrückt wird. Zur Begrenzung der Beanspruchung der Vor­ öffnungsscheibe, d. h. zur Verhinderung einer Überdehnung im Öffnungsbereich des Ventiles, wird der Hub erfindungsgemäß da­ durch begrenzt, daß ein Befestigungsteil des Kolbems mit seiner dem Kolben zugekehrten Stirnfläche den Anschlag für die Ventil­ platte bildet, wodurch die axiale Länge des Führungsringes die Hubbewegung der Ventilplatte begrenzt.

Für eine dem Druckhub zugeordnete Bodenventilkonstruktion eines Zweirohr-Schwingungsdämpfers wird eine wesentliche Verringerung des Arbeitsgeräusches im Voröffnungsbereich erfindungsgemäß da­ durch erzielt, daß im Bereich des Dämpfventiles eine das Ventil umschließende Abdeckkappe angeordnet ist, welche einerseits mit der zylindrischen Innenwand den Ventilkörper umgibt und anderer­ seits mit einem am Innendurchmesser angeordneten Vorsprung das Ventilsystem einspannt, während der Kappenboden mit Durchbrechun­ gen versehen ist, deren Mündungen in geringem axialen Abstand zur Prallplatte angeordnet sind und diese Prallplatte zusammen mit der Bodenfläche der Abdeckkappe den Beruhigungskanal bildet, der radial nach außen verlaufend angeordnet ist.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 den Kolben dieses Schwingungsdämpfers im Längsschnitt und in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 eine Vergrößerung des Bodenventils im Längsschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Schwingungsdämpfer ist zum Einbau in Kraftfahrzeuge vorgesehen und wird in üblicher Weise zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau angeordnet. Die­ ser Schwingungsdämpfer ist in Zweirohrbauart ausgeführt und be­ steht im wesentlichen aus dem Zylinder 1, in dem ein mit einer Kolbenstange 2 verbundener Kolben 3 gleitet. Mittels der Kolben­ stangenführung 4 und dem Bodenventilkörper 7 ist der Zylinder 1 im Behälterrohr 6 zentriert. Die Kolbenstangenführung 4 dient zur zentrischen Führung der Kolbenstange 2, während die Kolbenstangen­ dichtung 5 den Innenraum des Schwingungsdämpfers nach außen ab­ dichtet. Der Innenraum des Zylinders 1 wird vom Kolben 3 in den Arbeitsraum 8 oberhalb des Kolbens und den Arbeitsraum 9 unter­ halb des Kolbens getrennt, wobei der Arbeitsraum 9 über den Boden­ ventilkörper 7 mit dem Ausgleichsraum 10, der zwischen dem Zylin­ der 1 und dem Behälterrohr 6 angeordnet ist, in Verbindung steht. Die Arbeitsräume 8 und 9 sind mit Dämpfflüssigkeit gefüllt, wäh­ rend der Ausgleichsraum 10 nur eine teilweise Füllung mit Dämpf­ flüssigkeit aufweist und im oberen Bereich eine Gasfüllung be­ sitzt.

Die Fig. 2 zeigt den Kolben 3 dieses Schwingungsdämpfers, der mit der Kolbenstange 2 durch die Befestigungsmutter 20 fest verbunden ist. Das dem Zughub, d. h., beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1, zugeordnete Dämpfventil besteht aus der Ventil­ platte 11, die sowohl die Prallplatte 12 als auch den Abstands­ ring 13 aufweist. Eine mit einem Voröffnungsquerschnitt 15 verse­ hene Voröffnungsscheibe 14 wird an ihrem inneren Durchmesser durch den Führungsring 19 gegen den Kolbenkörper gepreßt und so­ mit fest eingespannt. Im Bereich ihres äußeren Durchmessers kommt bei geschlossenem Zugventil diese Voröffnungsscheibe 14 einer­ seits am Ventilsitz 16 des Kolbens 3 zur Anlage und andererseits am Abstandsring 13 der Ventilplatte 11. Zur Verbindung des Ar­ beitsraumes 8 mit dem Arbeitsraum 9 in der Zugphase besitzt der Kolben 3 die Kolbenbohrungen 22. Mittels der Ventilfeder 25 wird die Ventilplatte 11 gegen die Voröffnungsscheibe 14 gedrückt, wo­ bei die Vorspannung dieser Ventilfeder 25 durch die Einstellmut­ ter 26 veränderbar ist. Der Abstandsring 13 der Ventilplatte 11 be­ stimmt den axialen Abstand im Bereich des Voröffnungsquerschnit­ tes 15 zwischen der Voröffnungsscheibe 14 und der Prallplatte 12. Bei ebener Ausbildung der Voröffnungsscheibe 14 stellt dieser axiale Abstand auch gleichzeitig die Höhe des Beruhigungskanals 17 dar. Dieser Beruhigungskanal 17 mündet in den Kanalabschnitt 18, der von der vom Innendurchmesser der Ventilplatte 11 gebildeten Fläche und dem Führungsring gebildet wird. Zur Zentrierung der Ventilplatte 11 ist der Führungsring mit Führungsnocken versehen, die an der zylindrischen Innenfläche der Ventilplatte anliegen. Ein dem Druckhub zugeordnetes Rückschlagventil 23 arbeitet mit entsprechenden Kolbendurchlässen zusammen und kann gleichzeitig den Vordrosselquerschnitt 24 für das Zugventil bilden.

Den in Fig. 1 gezeigten Bodenventilkörper 7 stellt Fig. 3 vergrö­ ßert dar. Hier ist ein in der Zugphase öffnendes Rückschlagventil vorgesehen, das von einer kegelförmig ausgebildeten Schraubenfe­ der beaufschlagt ist. Das während der Druckphase, d. h., beim Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder, wirkende Dämpfventil besteht aus der Voröffnungsscheibe 27 mit dem Voröffnungsquer­ schnitt 28. Dieser Voröffnungsquerschnitt 28 wird durch ein oder mehrere kleine Aussparungen im Bereich des Ventilsitzes 30 gebil­ det. Durch das Tellerfederpaket 29 wird die Voröffnungsscheibe 27 gegen den Ventilsitz 30 gedrückt, so daß im geschlossenen Zustand des Ventils nur der Voröffnungsquerschnitt 28 wirksam ist. Eine Abdeckkappe 31 liegt mit der zylindrischen Innenwand 32 auf einem im Bereich des Ventilsitzes 30 befindlichen Ansatz und umgibt das Druckventil 31 die als Bohrungen ausgebildeten Durchbrechungen 34. Ein Abstandsring 36 bewirkt, daß die als Tellerfeder ausgebildete Prallplatte 35 in geringem Abstand zur Mündung der Durchbrechun­ gen 34 eingespannt wird. Im Boden der Abdeckkappe 31 sind die Durchbrechungen 34 so angeordnet, daß sich zwischen der Bodenflä­ che und der Prallplatte 35 ein Beruhigungskanal 37 bildet.

In der Zugphase des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schwin­ gungsdämpfers, d. h., beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1, bewegt sich der Kolben 3 nach oben. Im Arbeitsraum 8 wird dadurch ein Druck aufgebaut, während im Arbeitsraum 9 ein geringerer Druck herrscht. Die Druckdifferenz bewirkt, daß durch das im Kolben 3 befindliche und der Zugdämpfung zugeordnete Dämpf­ ventil über den Vordrosselquerschnitt 24, die Bohrungen 22 und den Voröffnungsquerschnitt 15 der Voröffnungsscheibe 14 Dämpf­ flüssigkeit auf die Prallplatte auftrifft. Hier wird ein Stau­ druck erzeugt, der mit steigender Ölstrahlgeschwindigkeit wächst, und es kommt nicht zu einem sofortigen Druckausgleich der durch­ tretenden Ölstrahlen. Die Dämpfflüssigkeit fließt nun durch den Beruhigungskanal 17 und den Kanalabschnitt 18 in den Arbeitsraum 9. Bedingt durch diese Nachdrosselung der den Voröffnungsquerschnitt 15 durchströmenden Dämpfflüssigkeit, wird verhindert, daß ein schneller Druckabbau und Geräuschbildung erfolgt. Das der Druck­ phase zugeordnete Rückschlagventil 23 des Kolbens bleibt ge­ schlossen, während über das im Bodenventilkörper 7 befindliche Rückschlagventil die dem ausfahrenden Kolbenstangenvolumen ent­ sprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Ausgleichsraum 10 in den Ar­ beitsraum 9 nachgesaugt wird. Bedingt durch den blendenartigen Öffnungsquerschnitt 15 der Voröffnungsscheibe 14, wird eine Tem­ peraturunempfindlichkeit bezüglich der Dämpfkraftkennlinie er­ zielt.

Erst wenn die infolge der Druckdifferenz zwischen den Arbeitsräu­ men 8 und 9 auf die Ventilplatte 11 ausgeübte Kraft so groß ist, daß dadurch die Kraft der Ventilfeder 25 überwunden wird, öffnet sich die Ventilplatte 11 und das druckabhängig wirkende Dämpfven­ til gibt einen entsprechenden Durchflußquerschnitt frei. Dabei strömt die Dämpfflüssigkeit über die Kolbenbohrungen 22 und den von Voröffnungsscheibe 14 und Ventilsitz 16 freigegebenen Quer­ schnitt in den Arbeitsraum 9.

Beim Druckhub, d. h., beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1, öffnet sich das Rückschlagventil 23, so daß ein Überströmen der Dämpfflüssigkeit vom Arbeitsraum 9 in den Arbeitsraum 8 erfolgt. Das Rückschlagven­ til im Bodenventilkörper 7 bleibt geschlossen und die dem einfah­ renden Kolbenstangenvolumen entsprechende Flüssigkeitsmenge wird über das im Bodenventilkörper befindliche Druckventil vom Arbeits­ raum 9 in den Ausgleichsraum 10 verdrängt. Hierbei strömt infolge der Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsraum 9 und dem Ausgleichs­ raum 10 die Dämpfflüssigkeit durch den Voröffnungsquerschnitt 28 der Voröffnungsscheibe 27 und von dort über die Durchbrechungen 34 der Abdeckkappe 31 gegen die Prallplatte 35 und anschließend über den Beruhigungskanal 37 in den Ausgleichsraum 10. Erst wenn sich infolge hoher Einfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange im Ar­ beitsraum 9 ein entsprechend hoher Druck aufbaut, hebt die Voröff­ nungsscheibe 27 entgegen der Kraft des Tellerfederpaketes 29 vom Ventilsitz 30 ab. Hierdurch ergibt sich ein höherer Dämpfflüssig­ keitsstrom, der ebenfalls durch die Druchbrechungen 34 der Ab­ deckkappe 31 strömt und dadurch die als Tellerfeder ausgebildete Prallplatte 35 entsprechend aufschirmt, so daß der Beruhigungska­ nal 37 im Querschnitt vergrößert wird.

Claims (7)

1. Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit geräuscharmen Dämpfventi­ len, bestehend aus einem Arbeitszylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial beweglich angeord­ net ist und den Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume teilt, wobei Dämpfventile für jede Bewegungsrichtung angeordnet sind und das Dämpfventil mindestens eine Vordrossel sowie eine fe­ derbelastete Ventilplatte und einen ständig geöffneten Voröff­ nungsquerschnitt aufweist, der durch eine mit mindestens einer Öffnung versehenen Voröffnungsscheibe gebildet wird, die im Bereich ihres inneren Durchmessers eingespannt ist und dem Voröffnungsquerschnitt eine eine Nachdrosselung erzeugende Einrichtung nachgeschaltet ist, die durch eine einen Gegen­ druck bildenden Prallplatte und einen anschließenden Beruhi­ gungskanal gebildet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von der Prallplatte (12, 35) be­ grenzte Beruhigungskanal (17, 37) einen kreisscheibenförmigen Querschnitt besitzt und die Prallplatte (12, 35) in geringem axialem Abstand zur Mündung der Durchlaßöffnung (Voröffnungs­ querschnitt 15, Durchbrechungen 34) angeordnet ist, wobei die­ ser Abstand der Prallplatte (12, 35) durch einen Abstandsring (13, 36) gebildet ist.

2. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstandsring (13) mit einer Ventilplatte (11) einstückig ausgebildet ist und einen Ventilsitz bildet.

3. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Voröffnungsscheibe (14) in ge­ schlossenem Zustand des Ventiles im Bereich ihres äußeren Durchmessers einerseits auf dem Ventilsitz (16) des Kolbens (3) und andererseits auf dem Abstandsring (13) der Ventilplat­ te (11) liegt und mindestens eine zwischen Ventilsitz und Ein­ spannstelle angeordnete Durchbrechung (Voröffnungsquer­ schnitt 15) aufweist, während der Beruhigungskanal (17) von der Prallplatte (12) und der Voröffnungsscheibe (14) begrenzt und radial nach innen gerichtet ist und in einen Kanalab­ schnitt (18) mündet, der in axialer Richtung verläuft und von der vom Innendurchmesser gebildeten Fläche der Ventilplatte (11) und einem Führungsring (19) begrenzt wird.

4. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Voröffnungsscheibe (14) zwi­ schen der Stirnfläche des Kolbens (3) und der des Führungsrin­ ges (19) eingespannt ist.

5. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach den Anprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Voröffnungsscheibe (14) durch eine in geschlossenem Zustand des Dämpfventiles im wesentli­ chen ebene Scheibe gebildet ist.

6. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsteil (Befesti­ gungsmutter 20) des Kolbens (3) mit seiner dem Kolben zugekehr­ ten Stirnfläche (21) den Anschlag für die Ventilplatte (11) bildet, wobei die axiale Länge des Führungsringes (19) die Hubbewegung der Ventilplatte (11) begrenzt.

7. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich des Dämpfventiles (Voröffnungs­ scheibe 27, Tellerfederpaket 29) eine das Ventil umschließende Abdeckkappe (31) angeordnet ist, welche einerseits mit der zy­ lindrischen Innenwand (32) den Ventilkörper umgibt und ande­ rerseits mit einem am Innendurchmesser angeordneten Vorsprung (33) das Ventilsystem einspannt, während der Kappenboden mit Durchbrechungen (34) versehen ist, deren Mündungen in geringem axialem Abstand zur Prallplatte (35) angeordnet sind und diese Prallplatte (35) zusammen mit der Bodenfläche der Abdeckkappe (31) den Beruhigungskanal (37) bildet, der radial nach außen verlaufend angeordnet ist.