DE3840302A1 - Geraeuscharmes daempfventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein geräuscharmes Dämpfventil für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1.

Ein derartiges geräuscharmes Dämpfventil ist durch die DE-OS 29 10 381 bekannt. Der Voröffnungsquerschnitt besteht aus radial äußeren Aussparungen einer Ventilscheibe, während die inneren Aussparungen dieser Ventilscheibe lediglich den Zulaufquerschnitt bilden, da sie einen gegenüber dem Voröffnungsquerschnitt wesent­ lich größeren Durchtrittsquerschnitt aufweisen. Bei mittig einge­ spannten Ventilscheiben ist es durch die DE-AS 22 64 139 bekannt, den Voröffnungsquerschnitt im Bereich eines hochgebogenen Ventil­ abschnittes durch eine Drosselbohrung zu bilden, während eine Nachdrossel durch radiale Aussparungen einer zweiten Scheibe ent­ steht. Ebenso ist es durch die DE-OS 30 15 596 bekannt, einen Be­ ruhigungskanal in einem Ventilkörper anzuordnen, der einerseits von einer ebenen Voröffnungsscheibe begrenzt wird und in einen weiteren Kanalabschnitt mündet. Nachteilig bei den Konstruktionen gem. DE-AS 22 64 139 und DE-OS 30 15 596 ist, daß eine Zuordnung zwischen der die Voröffnung tragenden Scheibe und dem Nachdros­ selquerschnitt vorhanden sein muß, damit die in der Voröffnungs­ phase des Schwingungsdämpfers wirkende Drosseleinrichtung keine allzu großen Streuungen hinsichtlich der Dämpfkräfte ergibt. Dies erfordert eine lageabhängige Montage der Ventilbauteile. Die den Voröffnungsquerschnitt aufweisende Ventilscheibe gem. DE-AS 22 64 139 ist durch den hochgebogenen Ventilscheibenabschnitt sehr teuer und schwierig in der Herstellung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein im Aufbau ein­ faches, geräuscharmes Dämpfventil zu schaffen, welches leicht herstellbar ist und eine problemlose, lageunabhängige Montage der Ventilteile zueinander gestattet, wobei eine sehr enge Toleranz für die Dämpfkräfte in der Voröffnungsphase gefordert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch ei­ nen im Ventilkörper befindlichen, ringförmigen Beruhigungsraum eine innere und eine äußere umlaufende Dichtfläche für die Ven­ tilscheibe gebildet ist, wobei die inneren Aussparungen der Ven­ tilscheibe mit der inneren Dichtfläche den Voröffnungsquerschnitt und die äußeren Aussparungen der Ventilscheibe mit der äußeren Dichtfläche einen Nachdrosselquerschnitt bilden und zwischen dem Voröffnungsquerschnitt und dem Nachdrosselquerschnitt vom Beruhi­ gungsraum eine in Umfangsrichtung verlaufende Beruhigungsstrecke angeordnet ist. Da die mit den Dichtflächen des Ventilkörpers zusammenwirkende Ventilscheibe sowohl die inneren, dem Voröff­ nungsquerschnitt als auch die äußeren, dem Nachdrosselquerschnitt zugeordneten Aussparungen aufweist, ist eine problemlose und la­ geunabhängige Montage dieser Ventilscheibe sowohl zum Ventilkör­ per als auch zur Abdeckscheibe gewährleistet. Die Anordnung des Voröffnungsquerschnittes zum Nachdrosselquerschnitt ist in jeder Lage dieser Ventilscheibe gleich, wodurch eine sehr enge Toleranz für die Dämpfkräfte in der Voröffnungsphase gewährleistet ist. Die Anordnung von Voröffnung, Beruhigungsraum und Nachdrossel ge­ währleistet außerdem eine weitestgehende Beseitigung der Zischge­ räusche. Die Ventilscheibe, der Ventilkörper und die Deckscheibe sind zentrisch geführt und führen bei Überwindung der Federkraft der Ventilfeder eine Axialbewegung aus. Durch die Anordnung der Aussparungen für den Voröffnungsquerschnitt und den Nachdrossel­ querschnitt in einer einzigen planen Ventilscheibe wird der Auf­ bau des geräuscharmen Dämpfventiles äußerst einfach und zudem sehr preiswert, da diese Ventilscheibe durch ein leicht herstell­ bares, ebenes Stanzteil gebildet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zur Zentrierung der Abdeckscheibe mehrere gleichmäßig über den Innenumfang ver­ teilt angeordnete Nocken vorgesehen. Zwischen diesen Nocken ent­ steht somit ein Zuströmquerschnitt zur Ventilscheibe. Die dem Voröffnungsquerschnitt zugeordnete Aussparung der Ventilscheibe weist - wie die Erfindung zeigt - eine Zuströmöffnung auf, die eine zumindest um die Breite des Nockens größere Erstreckung in Umfangsrichtung besitzt. Damit ist jede Zuströmöffnung in der Ventilscheibe so ausgelegt, daß - unabhängig von der Lage der am Innenumfang der Abdeckscheibe angeordneten Nocken - eine einwand­ freie Zuströmung für die Ventilscheibe gewährleistet ist. Eine genau definierte Kanallänge für den Voröffnungsquerschnitt wird - wie ein Merkmal der Erfindung zeigt - dadurch erhalten, daß die innere Dichtfläche mit dem der Zuströmöffnung entsprechenden, ra­ dialen Abstand vom Innendurchmesser entfernt angeordnet ist.

Insbesondere bei mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilten Voröffnungsquerschnitten und Nachdrosselquerschnitten wird eine gleichmäßige Strömung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeder Voröffnungsquerschnitt in Umfangsrichtung versetzt zum Nachdros­ selquerschnitt angeordnet ist. Die Länge der Beruhigungsstrecke zwischen Voröffnungsquerschnitt und Nachdrosselquerschnitt wird vorzugsweise gleich gewählt.

Eine sehr wirksame Geräuschreduzierung wird dadurch erreicht, daß merkmalsgemäß das Verhältnis von Voröffnungsquerschnitt zu Nach­ drosselquerschnitt etwa 1 : 2 beträgt. Bei diesem Querschnitts­ verhältnis erfolgt der stufenweise Druckabbau derart, daß etwa 75% im Voröffnungsbereich und 25% im Nachdrosselbereich vorge­ nommen wird.

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

Fig. 1 einen als Federbein ausgebildeten Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 den auf der Kolbenstange angeordneten Dämpfkolben gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Kolben gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 3;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV;

Fig. 5 eine Ausführungsform einer Ventilscheibe mit zwei Voröffnungs- und vier Nachdrosselquerschnitten;

Fig. 6 die Anordnung von drei Voröffnungs- und sechs Nachdrossel­ querschnitten bei einer Ventilscheibe.

Das in Fig. 1 dargestellte Federbein ist zum Einbau in Fahrzeuge vorgesehen und wird in üblicher Weise zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau angeordnet. Dieses Federbein weist einen hydraulischen Schwingungsdämpfer auf, der in Zweirohrbauart aus­ geführt ist und einen Behälter 1 besitzt, in welchem ein Zylin­ der 2 einerseits mittels eines Bodenventiles und andererseits mittels einer Kolbenstangenführung konzentrisch eingespannt ist. Eine Kolbenstange 7 ist mittels einer Kolbenstangendichtung am behälteraustrittsseitigen Ende abgedichtet und trägt am unteren Ende auf einem Kolbenstangenzapfen einen Dämpfkolben 4, welcher den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum des Zylinders 2 in einen unteren Arbeitsraum 5 und einen oberen Arbeitsraum 6 unter­ teilt. Ein zwischen der Innenwand des Behälters 1 und der Außen­ wand des Zylinders 2 begrenzter Ausgleichsraum, der im unteren Bereich mit Flüssigkeit und im oberen Bereich mit Gas gefüllt ist, steht über das Bodenventil 3 mit dem Arbeitsraum 5 in Ver­ bindung.

Der Kolben 4, welcher auf einem Zapfen der Kolbenstange 7 befe­ stigt ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Das im Zughub, d. h., beim Ausfahren der Kolbenstange 7 aus dem Behälter, wirkende Dämpfven­ til besteht aus einer mit einem Ventilsitz 9 zusammenwirkenden Abdeckscheibe 10, einer Ventilscheibe 11 sowie einem von einer Ventilfeder 21 beaufschlagten Ventilkörper 18. Dieser Zugstufe sind im Kolben 4 Bohrungen 8 zugeordnet, während der Ventilkör­ per 18 mit einem ringförmigen Beruhigungsraum 19 versehen ist, welcher an seinem oberen Ende eine innere Dichtfläche 16 und eine äußere Dichtfläche 17 bildet. Innere Aussparungen der Ventilschei­ be 11 werden einerseits von der Abdeckscheibe 10 und andererseits von der inneren Dichtfläche 16 begrenzt und stellen den Voröff­ nungsquerschnitt 12 dar. Äußere Aussparungen 15 werden von der Abdeckscheibe 10 und der äußeren Dichtfläche 17 begrenzt und bil­ den einen Nachdrosselquerschnitt 14. Der Voröffnungsquerschnitt 12 und der Nachdrosselquerschnitt 14 wurden in dieser Fig. 2 in eine Schnittebene gelegt, um die stufenweise Wirkung von Voröff­ nungsquerschnitt 12, Beruhigungsraum 19 und Nachdrosselquer­ schnitt 14 zu veranschaulichen. Durch die Ventilfeder 21 wird der gegenüber der Befestigungsmutter durch einen Dichtring 20 abge­ dichtete Ventilkörper 18 nach oben gedrückt, so daß zur Öffnung des Dämpfventiles ein Flüssigkeitsdruck auf die Ventilteile aus­ geübt werden muß, welcher größer als die mit der Einstellmutter 22 eingestellte Vorspannkraft der Ventilfeder 21 ist. So lange die Federkraft der Ventilfeder 21 größer als die auf die Ventil­ teile wirkende Öffnungskraft ist, ist die Voröffnungsphase wirk­ sam. Hierbei strömt die Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 über die Bohrungen 8 sowie den Voröffnungsquerschnitt 12, den Be­ ruhigungsraum 19 und den Nachdrosselquerschnitt 14 in den Ar­ beitsraum 5. Bedingt durch diesen stufenweisen Druckabbau wird eine Geräuschbildung verhindert. Erst wenn die infolge der Druck­ differenz zwischen dem Arbeitsraum 6 und dem Arbeitsraum 5 auf den Ventilkörper 18 ausgeübte Kraft so groß ist, daß dadurch die Kraft der Ventilfeder 21 überwunden wird, öffnet sich das Ventil durch axiale Bewegung des Ventilkörpers 18 und damit auch der Ab­ deckscheibe 10 und der Ventilscheibe 11. In dieser Phase gibt das druckabhängig wirkende Dämpfventil einen entsprechenden Durch­ flußquerschnitt zwischen der Abdeckscheibe 10 und dem Ventil­ sitz 9 frei.

Im Querschnitt gem. Fig. 3 ist die Zentrierung der Abdeckschei­ be 10 auf der Kolbenbefestigungsmutter gezeigt. Hierzu sind meh­ rere am Innenumfang verteilt angeordnete Nocken 23 vorgesehen, zwischen denen sich jeweils zentrale Zulaufquerschnitte 24 befin­ den. Die Ventilscheibe 11 ist unterhalb der Abdeckscheibe 10 an­ geordnet, wobei deren innere Aussparungen 13 und äußere Ausspa­ rungen 15 gestrichelt eingezeichnet sind. Jeder inneren Ausspa­ rung 13 der Ventilscheibe 11 ist eine Zuströmöffnung 25 zugeord­ net, die eine zumindest um die Breite des Nockens 23 der Abdeck­ scheibe 10 größere Erstreckung in Umfangsrichtung besitzt. Damit wird erreicht, daß auch bei einer Montage, bei welcher der Noc­ ken 23 in den Bereich der Zuströmöffnung 25 kommt, keine Verrin­ gerung im Zulauf für den Voröffnungsquerschnitt eintritt.

Der in Fig. 4 gezeigte Querschnitt verdeutlicht die Zuordnung der den Voröffnungsquerschnitt bildenden inneren Aussparung 13 zu der den Nachdrosselquerschnitt bildenden äußeren Aussparung 15. Der Voröffnungsquerschnitt wird dabei durch die Größe der inneren Aussparung 13 und die Scheibendicke gebildet, wobei der eigentli­ che Voröffnungsquerschnitt von der inneren Dichtfläche 16 und der Abdeckscheibe 10 begrenzt ist. Ebenso verhält es sich beim Nach­ drosselquerschnitt, bei welchem die äußere Aussparung 15 in Axial­ richtung von der Abdeckscheibe 10 einerseits und der äußeren Dichtfläche 17 andererseits begrenzt ist. Zwischen innerer Dicht­ fläche 16 und äußerer Dichtfläche 17 befindet sich der Beruhi­ gungsraum 19. Der zwischen innerer Aussparung 13 und äußerer Aus­ sparung 15 befindliche Abschnitt des Beruhigungsraumes 19 dient als Beruhigungsstrecke 26. Gemäß den Fig. 3 und 4 sind zwei von den inneren Aussparungen 13 gebildete Voröffnungsquerschnitte vorgesehen, deren Querschnitt halb so groß wie die beiden den Nachdrosselquerschnitt bildenden äußeren Aussparungen 15 ist. Versuche haben ergeben, daß ein in der Voröffnungsphase geräusch­ arm wirkendes Dämpfventil dann erreicht wird, wenn der Ventilauf­ bau aus Voröffnung, Beruhigungsraum und Nachdrossel besteht und hierbei der Nachdrosselquerschnitt etwa doppelt so groß als der Voröffnungsquerschnitt ist.

Eine Ausführungsform einer Ventilscheibe 11 zeigt Fig. 5, wobei den zwei inneren Aussparungen 13 vier äußere Aussparungen 15 zu­ geordnet sind, wobei die Querschnittsfläche jeder Aussparung etwa gleich groß ist. Eine mit drei inneren Aussparungen 13 versehene Ventilscheibe 11 zeigt Fig. 6. Diesen inneren Aussparungen 13 sind doppelt so viele äußere Aussparungen 15 zugeordnet, so daß auch hier das Verhältnis von Voröffnungsquerschnitt zu Nachdros­ selquerschnitt etwa 1 : 2 beträgt.

Claims (6)

1. Geräuscharmes Dämpfventil für einen hydraulischen Schwingungs­ dämpfer, wobei ein ständig geöffneter, als Drosselquerschnitt wirkender Voröffnungsquerschnitt von inneren und äußeren Aus­ sparungen in einer Ventilscheibe gebildet wird, wobei diese Aussparungen zumindest teilweise einerseits von einer Abdeck­ scheibe und andererseits von einem federbeaufschlagten Ventil­ körper begrenzt werden und die Abdeckscheibe gegen einen Ven­ tilsitz gedrückt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch einen im Ventilkörper (18) be­ findlichen, ringförmigen Beruhigungsraum (19) eine innere und eine äußere umlaufende Dichtfläche (16, 17) für die Ventil­ scheibe (11) gebildet ist, wobei die inneren Aussparungen (13) der Ventilscheibe (11) mit der inneren Dichtfläche (16) den Voröffnungsquerschnitt (12) und die äußeren Aussparungen (15) der Ventilscheibe (11) mit der äußeren Dichtfläche (17) einen Nachdrosselquerschnitt (14) bilden und zwischen Voröffnungs­ querschnitt (12) und Nachdrosselquerschnitt (14) vom Beruhi­ gungsraum (19) eine in Umfangsrichtung verlaufende Beruhigungs­ strecke (26) angeordnet ist.

2. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung der Abdeckscheibe (10) mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Nocken (23) vorgesehen sind.

3. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jede innere Aussparung (13) der Ventilscheibe (11) eine Zuströmöffnung (25) aufweist, die eine zumindest um die Breite des Nockens (23) größere Erstreckung in Umfangsrichtung besitzt.

4. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die innere Dichtfläche (16) mit dem der Zuströmöff­ nung (25) entsprechenden radialen Abstand vom Innendurchmesser entfernt angeordnet ist.

5. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Voröffnungsquerschnitt (12) in Umfangsrichtung versetzt zum Nachdrosselquerschnitt (14) angeordnet ist.

6. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verhältnis von Voröffnungsquerschnitt (12) zu Nachdrosselquerschnitt (14) etwa 1 : 2 beträgt.