DE4025115C2 - Kurzbauendes Dämpfventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil, insbesondere für Schwingungsdämpfer, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei den Fahrzeugherstellern besteht der Wunsch nach einer weitgehend degressiven Dämpfungs-Charakteristik für ihre Fahrzeuge. Bekannte Dämpfventil-Konstruktionen, wie z. B. in der DE 29 09 278 A1 beschrieben, benötigen für diese Teilfunktion einer sehr großen Bauraum.

Der degressive von der Spiralfeder erzeugte Dämpfkraftanteil wird bei dieser Auslegung des Ventils durch die Dämpfkraft des Voröffnungs-Qerschnittes kompensiert. Ein pro­ gressiver Bereich. als eine dritte Stufe, bei der Dämpfkraftkennlinie fehlt. Eine progressi­ ve Dämpfkraftkennlinie kann, gerade in einigen Fahrsituationen, die Funktion eines Stabilisators übernehmen. Weiterhin ungünstig bei der genannten Konstruktion ist die mangelnde Variabilität der möglichen Kennlinien. Es läßt sich nur eine max. zweistufige Dämpfkraftkennlinie erzielen. Die Anzahl und der hohe Fertigungsaufwand der Einzeltei­ le des Ventils stellen einen zusätzlichen erheblichen Nachteil dar.

Die DE 34 15 080 A1 beschreibt eine Ventilanordnung für einen Teleskopschwingungs­ dämpfer, wobei die Ventilanordnung einen Ventilkörper aufweist, welcher mit Durch­ flußöffnungen versehen ist, die von mehreren mittig eingespannten federnden Ventil­ scheiben abgedeckt ist. Eine erste Ventilscheibe weist einen umlaufenden Steg auf, der zusammen mit der Ventilscheibe selbst einen Ringraum bildet. Innerhalb des Ringraums ist eine weitere Ventilscheibe angeordnet, die schon bei geringen Betriebsdrücken vom Ventilkörper abhebt und bei höheren Betriebsdrücken an der ersten Ventilscheibe zur Anlage kommt und zusammen mit der ersten Ventilscheibe den weiteren Hubbereich der ersten Ventilscheibe mit ausführen muß. Dadurch liegen in der weiteren Ventilschei­ be erhebliche Biegespannungen vor, die es zu beherrschen gilt. In diesem Zusammen­ hang ist noch die DE 27 11 161 A1 zu nennen, die eine Ventilanordnung mit den glei­ chen Betriebsbedingungen für eine weitere Ventilscheibe aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kurzbauendes, mehrstufiges Dämpfventil mit einer sehr variablen, insbesonderen degressiven Dämpfkennlinie, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafterweise muß die als Rückschlagscheibe ausgeführte Ventilscheibe nur einen geringen Hubweg ausführen, der einen ersten Querschnitt für eine geringe Dämpfkraft freigibt. Der Hubbereich der ersten Ventilscheibe wird von der Rückschlagscheibe ohne Belastungssteigerung mit ausgeführt.

Die zur Schließkrafterzeugung des Dämpfventils verwendeten Scheiben werden zwi­ schen dem Ventilkörpersteg und den Kippscheiben verspannt. Eine Einstellbuchse hält die gesamte Einheit in Position. das Dämpfventil bietet in seiner Konzeption drei Dämpfstufen, die vorteilhafterweise jeweils separat beeinflußt werden können. Das Ein­ laufverhalten kann man durch die Elastizität der Rückschlagscheibe, aber auch mit der Hebelarmlänge der Rückschlagscheiben individuell gestalten. Der degressive Bereich der Dämpfung wird von der axial beweglichen Ventilscheibe erzeugt. Die Schließkraft kann man mit der Anzahl der Kippscheiben, der Schichtung der Federscheiben oder mit dem Verhältnis von Steghöhe zu Flanschlänge der Einstellbuchse variieren. Erfindungsgemäß muß zwischen der Ventilscheibe und der Federscheibe ein definierter Abstand eingehal­ ten werden, da dieses Maß den Bereich der degressiven Kennung bestimmt. Die dritte Stufe mit ihrer progressiven Charakteristik wird durch den Anschlag der Ventilscheiben an der Federscheibe realisiert.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt in der einfachen Montage und den unkompli­ zierten teilen. Mit sehr geringem Aufwand läßt sich jede gewünschte Kennlinie erzeu­ gen.

In weiterer Ausgestaltung weist die Ventilscheibe von der Rückschlagscheibe abstellbare Voröffnungsquerschnitte aufweist. Diese werden von einer elastischen Rückschlagschei­ be gegen die Strömungsrichtung gesperrt. Man erzielt mit dieser Maßnahme eine stromrichtungsabhängige Voröffnung, so daß damit das Einlaufverhalten des Dämpf­ ventils variabel gestaltet werden kann. Der Voröffnungstrom verläuft über die Rück­ schlagscheibe in den sich zwischen Rückschlagscheibe und Ventilscheibe entstehenden Ringraum. Weitere Voröffnungsquerschnitte in der Ventilscheibe oder der Federscheibe ermöglichen ein Durchströmen des Dämpfventils.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäß einem Unteranspruch weist eine starre Rückschlagscheibe auf, die zwischen der Ventilscheibe und der Federscheibe an­ geordnet ist.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläuert.

Es zeigt:

Fig. 1 Kennlinien-Diagramm für ein 3-stufiges Dämpfventil

Fig. 2 Dämpfventil als Kolbenventil ausgeführt mit elasti­ scher Rückschlagscheibe

Fig. 3 Dämpfventil als Kolbenventil ausgeführt mit starrer Rückschlagscheibe

Fig. 1 stellt prinzipiell die Funktionsweise des Dämpfventils 1 dar. Die Dämpfkraftkennlinie setzt sich aus 3 Strömungen zusammen, die sich additiv überlagern. Bei sehr kleinen Strö­ mungsgeschwindigkeiten wirkt nur die Voröffnungsdrossel Vö bis zu dem Moment, bei dem die Ventilscheibe 3 gerade abhebt. Der folgende degressive Bereich, der durch den Hubweg der Ventil­ scheibe 3 bestimmt wird, setzt sich aus dem Voröffnungsquer­ schnitt 8 und dem Durchflußquerschnitt zwischen der Ventil­ scheibe 3 und dem Ventilkörper 2 zusammen. Befindet sich die Ventilscheibe 3 in ihrer max. Öffnungsposition, erzielt das Dämpfventil eine progressive Dämpfkraft. Wie man aus dem Dia­ gramm ersehen kann, läßt sich die Dämpfkraftkennlinie sehr variabel gestalten, indem man die Einzelströme verändert und so den gewünschten Dämpfkraftverlauf erhält.

Fig. 2 stellt das Dämpfventil 1 am Anwendungsfall eines Kolben­ ventils dar. Mögliche andere Einsatzbereiche liegen als Boden­ ventil oder als zusätzliches Kolbenventil vor.

Das Dämpfventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, der mit der Kolbenstange 12 fest verbunden ist. In dem Ventilkörper 2 sind Drosselbohrungen 9 auf einem Teilkreis eingebracht, die von der elastischen Rückschlagscheibe 7 abgedeckt sind und bei der Relativbewegung von Rad zu Fahrzeugaufbau von einem Dämpfmedi­ um durchströmt werden. Die Ventilscheibe 3 liegt direkt auf der elastischen Rückschlagscheibe 7 und bildet mit ihr am zentrierenden Innendurchmesser einen Ringraum 13. Am Außen­ durchmesser der Ventilscheibe 3 erstreckt sich ein axialer Steg 11, auf den sich die Federscheiben 4 abstützen. Zwischen der Drosselbohrung 9 und der Druckseite des nicht dargestell­ ten Arbeitszylinders stellen die Voröffnungen an der Ventil­ scheibe 3 über den Ringraum 13 und dem Stegbereich 11 eine Verbindung her, die stromrichtungsabhängig in ihrem Quer­ schnitt in ihrer Öffnungskraft beeinflußt von der Elastizität der Rückschlagscheibe 7 ausgeführt ist. Der Voröffnungsquer­ schnitt 8 im Stegbereich 11 kann in der Ventilscheibe 3, aber auch in der Federscheibe 4 liegen. Zur Schließkrafterzeugung werden Federscheiben 4 verwendet, die zwischem dem Steg 11, der Ventilscheibe 3 und dem Flansch der Einstellbuchse 6 ver­ spannt werden. Die Art der Schichtung, hinsichtlich Anzahl der Federscheiben 4, aber auch Materialstärke und die Durchmesser­ verhältnisse der Federscheiben 4 zueinander beeinflussen die Dämpfkraft. Zwischen der Ventilscheibe 3 und der direkt auf dieser gespannten Federscheibe 4 muß funktionsbedingt ein definierter Abstand 10 vorhanden sein, damit sich die Ventil­ scheibe 3 bei entsprechend starker Anströmung über die Drossel­ bohrungen 9 axial bewegen kann. Zwischen den Federscheiben 4 und der Einstellbuchse 6 sorgen Kippscheiben 5, die sich an der Einstellbuchse 6 zentrieren, für die nötige Vorspannung der Federscheiben 4. Die Einstellbuchse 6 wird zwischen dem Ventilkörper 2 und der Kolbenstange 12 gehalten. Sie sorgt für die Zentrierung der beweglichen Komponenten des Dämpfventils 1. Die Verwendung von Federscheiben 4 bietet den Vorteil, daß die Schließkraft in relativ engen Toleranzen gehalten werden kann. Durch Messen der einzelnen Komponenten des Dämpfventils 1 und anschließend günstiger Montage lassen sich die Einzelto­ leranzen kompensieren.

Fig. 3 beschreibt ein Dämpfventil 1 in Verbindung mit einer Kolbenstange 12. Der Ventilkörper 2 entspricht im Aufbau dem aus Fig. 2. Der wesentliche Unterschied liegt in der Ventil­ scheibe 3 in Verbindung mit der starren Rückschlagscheibe 7. Der in diesem Beispiel einteilige, im wesentlichen u-förmige Querschnitt der Ventilscheibe 3 weist Voröffnungsquerschnitte 8 auf, die sich direkt den Drosselbohrungen 9 des Ventilkör­ pers 2 anschließen. Die Ventilscheibe 3 liegt somit unmittel­ bar auf dem Ventilkörper 2. Zwischen den geschirmten Feder­ scheiben 4 und der Ventilscheibe 3 befindet sich eine am Innen­ durchmesser des Stegs 11 zentrierte starre Rückschlagscheibe 7, die gegen die Strömungsrichtung die Voröffnungsquerschnitte 8 der Ventilscheibe 3 schließt. Die starre Rückschlagscheibe 7 verfügt über keine eigene Federschließkraft, so daß die Voröff­ nungsquerschnitte 8 entweder geschlossen ober aber, unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums, völlig geöffnet sind. Die Beeinflussung der Voröffnungskennlinie geschieht einzig über die Größe der Voröffnungsquerschnitte 8. Zwischen der Ventilscheibe 3 und der Federscheibe 4 muß dem Funktionsprinzip angepaßt bei gleichen Federscheiben ein größe­ rer Abstand 10 herrschen, als bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, da die Rückschlagscheibe 7 in dem von Federscheibe 4 und Ventilscheibe 3 gebildeten Ringraum angeordnet ist. Der weitere Aufbau entspricht völlig des in Fig. 2 beschriebenen Dämpfventils 1.

Claims (8)

1. Mehrstufiges Dämpfventil, verwendet als Boden- und Kolbenventil, insbesondere für Schwingungsdämpfer, mit einer ersten Ventilscheibe (3), die am Innendurchmesser zentrisch geführt ist und durch eine mechanische Schließkraft am Außendurchmes­ ser beaufschlagt wird, wobei die erste Ventilscheibe (3) einen axial umlaufenden Steg (11) aufweist, der zusammen mit der ersten Ventilscheibe (3) einen Rin­ graum (13) bildet, wobei das Dämpfventil eine axial insgesamt bewegliche, als Rückschlagscheibe ausgeführte zweite Ventilscheibe (7) aufweist, deren Hubweg von dem Ringraum begrenzt und unabhängig von einem Hubbereich der ersten Ventilscheibe (3) ist, wobei die Rückschlagscheibe (7) am Ende ihres Hubwegs zu­ sammen mit der ersten Ventilscheibe (3) von einem Ventilkörper (2) abhebt, wobei dann die Dämpfkraft nur von der ersten Ventilscheibe (3) bestimmt wird.

2. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ventilscheibe (3) und einer die Ventilscheibe (3) vorspannenden Federscheibe (4) am Zentrierdurchmesser ein definierter Abstand (10) vorliegt.

3. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mehreren Federscheiben (4) und einem Flansch einer Einstellbuchse (6) Kippscheiben (5) angeordnet sind.

4. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (3) und die Rückschlagscheibe (7) den Ringraum (13) bilden.

5. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagscheibe (7) über eine kreisringförmig dem Außendurchmesser zugeordnete Fläche mit der Ventilscheibe (3) verspannt ist.

6. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagscheibe (7) elastisch ausgeführt ist.

7. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (3) von der Rückschlagscheibe (7) abstellbare Voröffnungs­ querschnitte (8) aufweist.

8. Mehrstufiges Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagscheibe (7) zwischen der Ventilscheibe (3) und der Federschei­ be (4) angeordnet ist.