DE3813402A1 - Daempfventile mit geschwindigkeitsabhaengig wirkender - stark progressiver daempfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Dämpfventile für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, welche eine geschwindigkeitsabhängige, stark progressive Dämpfkraft aufweisen - gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1.

Eine geschwindigkeitsabhängig wirkende Ventileinrichtung für Schwingungsdämpfer ist durch die DE-PS 27 21 933 bekannt, wobei ab einer vorbestimmten Durchflußmenge die Dämpfungskraft sprung­ artig zunimmt oder der Durchfluß blockiert wird. Hierzu ist ein abgeschlossener Ringraum vorgesehen, der von einer dicht gegen den Arbeitskolben gedrückten Zwischenscheibe und einer Stütz­ scheibe begrenzt und zwischen diesen Scheiben die Ventilscheibe eingespannt ist. Im Ruhezustand liegt die Ventilscheibe auf den Bohrungen der Zwischenscheibe, während ab einer vorgegebenen Kol­ bengeschwindigkeit sich diese gegen die Zwischenscheibe legt und durch Abdecken der Bohrungen in der Zwischenscheibe den Abfluß aus dem Ringraum sperrt und dadurch die blockierende Wirkung er­ zielt wird. Nachteilig bei dieser Ventileinrichtung ist, daß die­ se nur in einer Bewegungsrichtung des Kolbens wirksam ist und aus einer Vielzahl von präzise hergestellten Teilen besteht. Dement­ sprechend ist eine aufwendige Fertigung und Montage erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Dämpfventile für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zu schaffen, welche eine stark progressive Dämpfkraft bewirken, wobei die Dämpfventilkon­ struktion einfach in Aufbau und Montage ist sowie eine lange Le­ bensdauer bei geringer Dämpfkraftstreuung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die federn­ den Ventilscheiben mit den Durchlaßbohrungen des Ventilkörpers im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers einen geöffneten Durchlaß­ querschnitt bilden, welcher ab einer vorbestimmten Kolbenge­ schwindigkeit durch Auflage der Ventilscheibe auf den Bohrungen verschließbar und dann ggf. ein ventilunabhängiger, ständig ge­ öffneter Durchlaß wirksam ist. Dadurch wird die von den Dämpfven­ tilen und dem Ventilkörper gebildete Ventileinrichtung sehr ein­ fach im Aufbau und in der Montage, wobei gleichzeitig eine lange Lebensdauer bei geringer Dämpfkraftstreuung gewährleistet ist.

Auf einfache Weise wird der geöffnete Durchlaßquerschnitt im Ru­ hezustand des Schwingungsdämpfers dadurch gebildet, daß an den Ventilscheiben angreifende Abstützelemente angeordnet sind, wel­ che die Ventilscheiben in die geöffnete Ventilposition drücken. Bei einer Ausführungsform sind erfindungsgemäß die Abstützelemen­ te durch in Sacklöchern des Ventilkörpers angeordnete Schrauben­ federn gebildet.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch erhal­ ten, daß merkmalsgemäß die Abstützelemente durch in Durchgangs­ bohrungen des Ventilkörpers angeordnete Zylinderstifte gebildet sind, die gleichzeitig an den beidseitig des Ventilkörpers ange­ ordneten Ventilplatten angreifen. Die Zylinderstifte sind dabei etwas länger als die Ventilkörperdicke ausgebildet, so daß die beidseitig des Ventilkörpers befindlichen Ventilplatten im Ruhe­ zustand angehoben sind. Ab einer bestimmten Kolbengeschwindigkeit wird durch die Strömungskräfte die Federkraft der Ventilplatte überwunden und diese gegen die Durchlaßbohrungen gedrückt, wo­ durch ein sehr stark progressiver Anstieg der Dämpfkraft einsetzt.

Eine weitere Vereinfachung in Aufbau und Montage wird bei einer Ausführungsvariante dadurch geschaffen, daß der Ventilkörper kon­ vex ausgebildete Stirnseiten aufweist. Bei einer solchen Kon­ struktion erübrigen sich somit die Abstützelemente für die Ven­ tilplatten.

Dadurch, daß merkmalsgemäß jede Durchlaßbohrung des Ventilkörpers in beide Strömungsrichtungen wirksam ist, wird ein im Aufbau sehr einfacher Ventilkörper ermöglicht, wobei dieser Ventilkörper vor­ zugsweise den mit der Kolbenstange fest verbundenen Kolben bil­ det.

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

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 den Kolben gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Kolbens mit konvexen Stirnsei­ ten;

Fig. 4 eine Dämpfkraftkennlinie.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schwingungsdämpfer wird der Innenraum eines Zylinders 1 von einem mit einer Kolbenstan­ ge 3 verbundenen Ventilkörper 2 in die mit Dämpfflüssigkeit ge­ füllten Arbeitsräume 4 und 5 unterteilt. Der Ventilkörper 2 bil­ det den Kolben und ist mit Durchlaßbohrungen 6 versehen, über die die beiden Arbeitsräume 4 und 5 miteinander in Verbindung stehen. Der Arbeitsraum 5 ist über ein Bodenventil 7 mit einem Ausgleichs­ raum 8 verbunden, wobei eine elastische Trennwand die Flüssig­ keitsfüllung von einer Gasfüllung trennt. Beidseitig des Ventil­ körpers 2 sind Ventilscheiben 9 und 10 angeordnet und zusammen mit dem Ventilkörper 2 zentrisch auf der Kolbenstange 3 befestigt. Der Ventilkörper 2 weist drei jeweils um 120° versetzt angeordne­ te Durchlaßbohrungen 6 auf und besitzt dazwischen nochmals drei Bohrungen, in denen Zylinderstifte 11 axial verschiebbar angeord­ net sind. Diese Zylinderstifte 11 sind etwas länger als die Dicke des Ventilkörpers 2 ausgebildet, so daß von den Zylinderstiften 11 die Ventilscheibe 9 und auch die Ventilscheibe 10 beauf­ schlagt und dadurch von der Kolbenstirnfläche abgehoben wird. Auf diese Weise werden im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers geöff­ nete Durchlaßquerschnitte gebildet. Erst ab einer vorbestimmten Kolbengeschwindigkeit wird beispielsweise bei ausfahrender Kol­ benstange 3 aus dem Zylinder durch die Strömungskräfte die obere Ventilscheibe 9 gegen die Stirnfläche des Ventilkörpers 2 ge­ drückt, wobei die untere Ventilscheibe 10, welche als Rückstell­ feder über die Zylinderstifte 11 wirkt, weiter geöffnet wird. In der vorbeschriebenen Position der Ventilscheibe 9 ist nur der ständig geöffnete Durchlaß 12 wirksam und somit für die erziel­ bare Dämpfkraft maßgebend. Entsprechendes gilt bei der Einschub­ bewegung der Kolbenstange 3, wobei dann die untere Ventilschei­ be 10 ab einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Ventilkörpers 2 auf der Stirnseite des Ventilkörpers 2 zur Anlage kommt, wobei lediglich der ständig geöffnete Durchlaß 13 die Dämpfung be­ wirkt.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der Dämpfven­ tile ist besonders geeignet, wenn in beiden Bewegungsrichtungen des Ventilkörpers 2 die Vorspannung der oberen Ventilscheibe 9 und die der unteren Ventilscheibe 10 in etwa gleich ist, so daß diese beiden Ventilscheiben 9 und 10 durch die drei über den Um­ fang verteilten Zylinderstifte 11 in etwa dieselbe Öffnung für den Durchlaßquerschnitt bilden. Die Durchlaßbohrungen 6 im Ven­ tilkörper 2 werden sowohl für die Druck- als auch Zugstufe bei geöffneten Dämpfventilen durchströmt. Bei Abdeckung der Durchlaß­ bohrungen 6 kann beispielsweise eine dieser Bohrungen mit einem ständig geöffneten Durchlaß 12 bzw. 13 in Verbindung stehen. Je kleiner der Querschnitt dieses ständig geöffneten Durchlasses ist, um so steiler ist der Dämpfkraftanstieg, wenn eine Ventil­ scheibe die Durchlaßbohrungen 6 verschließt.

Eine weitere sehr einfache Ausführungsform zeigt Fig. 3, wobei der den Kolben bildende Ventilkörper 2 zusammen mit den Ventil­ scheiben 9 und 10 zentrisch mit der Kolbenstange 3 fest verbunden ist. Dieser Ventilkörper 2 besitzt eine konvexe obere Stirnsei­ te 14 sowie eine ebenfalls konvexe untere Stirnseite 15. Da so­ wohl die obere Ventilscheibe 9 als auch die untere Ventilschei­ be 10 eben ausgebildet ist, werden im Ruhezustand des Dämpfers die Durchlaßbohrungen 6 von den Ventilscheiben 9 und 10 freigege­ ben. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Ventilkörpers 2 in Zugrichtung legt sich die obere Ventilscheibe 9 infolge der auf sie einwirkenden Strömungskräfte gegen die obere konvexe Stirn­ seite 14 und verschließt dadurch die Bohrungen 6. Der ständig ge­ öffnete Durchlaß 12 ist dann nur noch für die Dämpfwirkung maßge­ bend. Entsprechend ist die Wirkungsweise in Druckrichtung, wenn sich die untere Ventilscheibe 10 gegen die untere konvexe Stirn­ seite 15 des Ventilkörpers 2 legt und nur der ständig geöffnete Durchlaß 13 wirksam ist. Durch entsprechende Formgebung der kon­ vexen Stirnseiten 14 und 15 bzw. durch verschieden steife Ventil­ scheiben 9 oder 10 ist es ohne weiteres möglich, unterschiedliche Dämpfkraftverläufe für die Zug- oder Druckrichtung zu erzielen.

In Fig. 4 ist eine Dämpfkraftkennlinie eines derartigen Schwin­ gungsdämpfers gezeigt. Auf der Ordinate sind die Dämpfkräfte auf­ getragen, während die Kolbengeschwindigkeit auf der Abszisse ein­ getragen ist. Ein extrem flacher Dämpfkraftverlauf bis zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist im Kennlinienstück 16 gezeigt. Bei der vorgegebenen Geschwindigkeit verschließt das Dämpfventil den Durchlaßquerschnitt und es ist nur ein ständig geöffneter Durchlaß wirksam, wodurch sich ein stark progressiver Dämpfkraft­ verlauf ergibt, wie dies das Kennlinienstück 17 zeigt. Derartige Schwingungsdämpfer eignen sich insbesondere für den Einsatz als Lenkungsdämpfer in Motorrädern. Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 3 ist durch entsprechende Vorspannung bzw. Steifheit der Ventilscheiben 9 und 10 die Möglichkeit gegeben, ab jeder gewünschten Kolbengeschwindigkeit den Einsatz der stark progressiven Dämpfkraft zu steuern. Es ist dabei ohne weiteres möglich, statt einer Ventilscheibe mehrere Scheiben anzuordnen, wenn dies der gewünschte Einsatz der progressiven Dämpfwirkung erfordert.

Claims (6)

1. Dämpfventile für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, wel­ cher eine geschwindigkeitsabhängige, stark progressive Dämpf­ kraft aufweist, wobei die Dämpfventile vorzugsweise als Kol­ benventile ausgebildet sind und der mit einer Kolbenstange verbundene und einen Ventilkörper bildende Kolben einen flüs­ sigkeitsgefüllten Innenraum eines Zylinders in zwei Arbeits­ räume unterteilt, die mittels der Dämpfventile miteinander in Verbindung stehen, während jedes Dämpfventil mindestens eine zentral mit dem Ventilkörper zusammen eingespannte, federnde Ventilscheibe aufweist, die mit Durchlaßbohrungen des Ventil­ körpers zusammenwirkt, dadurch gekennzeich­ net, daß die federnden Ventilscheiben (9, 10) mit den Durchlaßbohrungen (6) des Ventilkörpers (2) im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers einen geöffneten Durchlaßquerschnitt bil­ den, welcher ab einer vorbestimmten Kolbengeschwindigkeit durch Auflage der Ventilscheiben (9, 10) auf den Durchlaßboh­ rungen (6) verschließbar ist und dann ggf. ein ventilunabhän­ giger, ständig geöffneter Durchlaß (12, 13) wirksam ist.

2. Dämpfventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ventilscheiben (9, 10) angreifende Abstützelemente ange­ ordnet sind, welche im Ruhezustand des Schwingungsdämpfers die Ventilscheiben (9, 10) in geöffnete Ventilposition drücken.

3. Dämpfventile nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstützelemente durch in Sacklöchern des Ventilkörpers (2) angeordnete Schraubenfedern gebildet sind.

4. Dämpfventile nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstützelemente durch in Durchgangsbohrungen des Ventilkörpers (2) angeordnete Zylinderstifte (11) gebildet sind, die gleichzeitig an den beidseitig des Ventilkörpers (2) angeordneten Ventilplatten (9, 10) angreifen.

5. Dämpfventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) konvex ausgebildete Stirnseiten (14, 15) auf­ weist.

6. Dämpfventile nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Durchlaßbohrung (6) des Ventilkörpers (2) in beiden Strömungsrichtungen wirksam ist.