DE4424436A1 - Absperrventilbaugruppe für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrventilbaugruppe für einen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1.

Eine solche Absperrventilbaugruppe ist beispielsweise aus der DE 41 14 305 bekannt. Bei der Entwicklung eines verstellbaren Schwingungsdämpfers mit einer Absperrventilbaugruppe werden die zu realisierenden Kennlinien vom Fahrzeughersteller vor­ gegeben. Anhand dieser Kennlinien erfolgt die Dimensionierung der Bauteile des konventionellen Teils des Schwingungsdämp­ fers, aber auch der Absperrventilbaugruppe. Dabei kann es vorkommen, daß der Schwingungsdämpfer Zischgeräusche verur­ sacht, die in dieser Form unakzeptabel sind. Auch ein erfah­ rener Konstrukteur kann im Vorfeld der Entwicklung kaum ab­ schätzen, ob die Zischgeräusche beim fertigen Schwingungs­ dämpfer auftreten. Grundlagenuntersuchungen haben die Er­ kenntnis gebracht, daß die Zischgeräusche wesentlich von der Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums abhängig sind, doch gibt es keine reproduzierbaren Abhängigkeiten zwischen den Zischgeräuschen und einzelnen Bauteilen des Schwingungsdämp­ fers. Die Kennlinien des Schwingungsdämpfers müssen für das Fahrzeug erbracht werden, so daß die Dimensionierung festliegt und diese für Maßnahmen gegen Zischgeräusche nicht zur Verfü­ gung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mit einfachsten Mitteln eine Abhilfe gegen die Zischgeräusche zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem inner­ halb der Fluidenverbindung ein Streckenabschnitt angeordnet ist, der eine Druckreduzierung mittels mindestens einer Dros­ selstelle in Kombination mit einer sich der Drosselstelle an­ schließenden Umlenkungseinrichtung aufweist. Dem Dämpfmedium wird beim Druckaufbau ein exakter Weg vorgegeben, der keinen Freiraum für ein Versprühen oder Verschäumen läßt, das eine Geräuschentwicklung zur Folge hätte.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Streckenabschnitt von einem fingerhutartigen Einsatz gebildet. Dieser fingerhutartige Einsatz läßt sich nachrüsten, so daß am fertigen Schwingungsdämpfer keine Umkonstruktionen vorgenommen werden müssen. Die Umlenkungen und Drosseln werden von dem fingerhutartige Einsatz gebildet, der mindestens eine Radial­ öffnung aufweist, deren Austritt zur Wandung des Zentralkanals ausgerichtet ist.

Für den Fall, daß der Druckabfall innerhalb des Streckenab­ schnitts nicht ausreicht, ist vorgesehen, daß sich dem fingerhutartigen Einsatz mindestens eine weitere Drosselstelle anschließt, die einen Versatz zur Nachdrossel aufweist. Dabei bildet die weitere Drosselstelle eine zusätzliche Beruhi­ gungskammer mit dem fingerhutartigen Einsatz.

Bei einer alternativen Variante weist der Streckenabschnitt eine Reihenanordnung von beabstandeten Drosselquerschnitte auf, wobei die Drosselquerschnitte jeweils versetzt zueinander angeordnet und mindestens ein Drosselquerschnitt innerhalb einer Drosselscheibe ausgeführt ist. Eine Drossel­ scheibe kann ebenso nachträglich eingesetzt werden wie der fingerhutartige Einsatz. Dabei hat es sich als besonders vor­ teilhaft herausgestellt, wenn die Reihenanordnung innerhalb des Zentralkanals angeordnet ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer mit Bypass und Absperrventil im Bypass;

Fig. 2-3 Ausführungsbeispiele der Absperrventileinrichtung.

In Fig. 1 ist der Zylinder eines Schwingungsdämpfers mit 1 bezeichnet, die Kolbenstange mit 3. Der Zylinder ist nach un­ ten durch einen Boden 5 abgeschlossen. Die Kolbenstange 3 ist durch eine Führungs- und Dichtungseinheit 7 aus dem oberen Ende des Zylinders herausgeführt. Innerhalb des Zylinders 1 ist an der Kolbenstange 3 eine Kolbeneinheit 9 mit einer Kol­ benventilanordnung 11 befestigt. Das untere Ende des Zylin­ ders 1 ist durch eine Bodenplatte 13 mit einer Bodenventilan­ ordnung 15 abgeschlossen. Der Zylinder 1 ist von einem Behäl­ terrohr 17 umhüllt. Zwischen dem Behälterrohr 17 und dem Zy­ linder 1 ist ein Ringraum 19 gebildet, der eine Ausgleichs­ kammer darstellt. Der Raum innerhalb des Zylinders 1 ist durch die Kolbeneinheit 9 in eine erste Arbeitskammer 21a und eine zweite Arbeitskammer 21b unterteilt. Die Arbeitskammern 21a und 21b sind mit Druckflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskam­ mer 19 ist bis zu dem Niveau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 19 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit der zweiten Arbeitskammer 21b in Verbindung steht. An diese Hoch­ druckteilstrecke schließt sich eine seitlich an dem Behälter­ rohr 17 angebaute Absperrventileinrichtung 27 an. Von dieser führt (nicht dargestellt) eine zweite Leitungsstrecke, nämlich eine Niederdruckteilstrecke, zu dem Ausgleichsraum 19.

Wenn die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 nach oben ausfährt, wird die obere Arbeitskammer 21b verkleinert. Es bildet sich in der oberen Arbeitskammer 21b ein Überdruck aus, der sich durch die Kolbenventilanordnung 11 in die untere Arbeitskam­ mer 21a abbauen kann, solange die Absperrventileinrichtung 27 geschlossen ist. Wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist, so fließt gleichzeitig Flüssigkeit von der oberen Ar­ beitskammer 21b durch die Hochdruckteilstrecke 23 und die Ab­ sperrventileinrichtung 27 in die Ausgleichskammer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstange 3 ist also davon abhängig, ob die Absperrventil­ einrichtung 27 offen oder geschlossen ist.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 21a ein Überdruck. Flüs­ sigkeit kann von der unteren Arbeitskammer 21a durch die Kol­ benventilanordnung 11 nach oben in die obere Arbeitskammer 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen in­ nerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanordnung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrie­ ben. In der oberen Arbeitskammer 21b tritt, da der Durchfluß­ widerstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflußwiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein steigender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöff­ neter Absperrventileinrichtung 27 durch die Hochdruckteil­ strecke 23 wiederum in den Ausgleichsraum 19 überfließen. Dies bedeutet, daß bei geöffneter Absperrventileinrichtung 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakte­ ristik hat, wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist und eine härtere Charakteristik, wenn die Absperrventilein­ richtung geschlossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kol­ benstange. Festzuhalten ist, daß die Strömungsrichtung durch die Hochdruckteilstrecke 32 des Bypasses immer die gleiche ist, gleichgültig, ob die Kolbenstange ein- oder ausfährt.

In der Fig. 2 erkennt man im Schnitt den Zylinder 1, die Hochdruckteilstrecke 23 des Bypasses und den Ausgleichs­ raum 19. An die Hochdruckteilstrecke 23 schließt sich ein Zentralkanal 29 an, welcher der Absperrventileinrichtung 27 angehört. In dem oberen Ende des Zentralkanals 27 ist ein Ab­ sperrventilsitz 31 ausgebildet. Auf dem Absperrventilsitz 31 liegt als Absperrventilkörper eine starre Absperrventilplat­ te 33 auf. Die Absperrventilplatte befindet sich in ihrer Absperrstellung. Die Verbindung zwischen dem Zentralkanal 29 und dem Ausgleichsraum 19 über Bohrungen 35 ist im wesent­ lichen geschlossen. Die Absperrventilplatte 33 ist durch eine Schraubendruckfeder 37 in Richtung auf den Absperrventil­ sitz 31 hin vorgespannt, die an einer Trennplatte 39 abge­ stützt ist.

In der Absperrventileinrichtung 27 ist ein Magnetanker 41 konzentrisch zu dem Zentralkanal 29 angeordnet. Dieser Ma­ gnetanker ist durch eine Magnetanker-Vorspannfeder 43 nach unten in Richtung auf die Absperrventilplatte 33 vorgespannt und kann durch eine Magnetwicklung 44 nach oben gezogen wer­ den, wenn diese Magnetwicklung 44 mit Strom beschickt wird.

Zwischen dem Magentanker 41 und der Absperrventilplatte 33 ist eine Zwischenkörperbaugruppe 45,47 angeordnet. Die Zwischen­ körperbaugruppe umfaßt einen Steuerkammerabflußventilkörper 45 und einen Zusatzabflußventilkörper 47.

Eine Durchbohrung 41a des Magnetankers 41 verbindet eine die Magnetanker-Vorspannfeder 43 aufnehmende Federkammer 41b mit dem zwischen dem Zusatzabflußventilkörper 47 und der Absperr­ ventilplatte 33 ausgebildeten Raum 49. Durchbohrungen 47a des Zusatzabflußventilkörper 47 und 45a des Steuerkammerabfluß­ ventilkörper 45, die Durchbohrung 41a des Magnetankers 41, die Federkammer 41b und der oberhalb des Magnetankers befindliche Raum 41c bilden zusammen eine Steuerkammer 50.

Die Unterseite der Absperrventilplatte 33 ist mit 33a, die Oberseite mit 33b bezeichnet. Die Absperrventilplatte 33 ist im Zustand von unten her dem Druck P in dem Zentralkanal 29, d. h. dem Druck in der oberen Arbeitskammer 21 gemäß Fig. 1 und der Hochdruckteilstrecke 23 ausgesetzt.

Die Absperrventilplatte 33 ist in einem topfförmigen Ein­ satz 51 untergebracht, welcher die Bohrung 35 aufweist und nach unten einen Rohrstutzen 51a aufweist. Dieser Rohrstutzen bildet den Zentralkanal 29 und ist durch eine Dichtung 53 an die erste Teilstrecke 23 des Bypasses dicht angeschlossen. Der Topf 51 ist in einen Rohrstutzen 55 eingesetzt, welcher mit dem Behälter 17 verschweißt ist. Der Zwischenraum zwischen dem Topf 51 und dem Rohrstutzen 55 bildet eine Niederdruckteil­ strecke 23a des Bypasses. Die Hochdruckteilstrecke 23 und die Niederdruckteilstrecke 23a bilden zusammen den Bypass. Auf den Topf 51 ist die Trennplatte 39 aufgesetzt, welche zusammen mit den der Magnetwicklung 44 zugehörigen Eisenteilen und Gehäu­ seteilen eine Baueinheit bilden kann.

Im unbestromten Magnetzustand liegt der Steuerkammerabfluß­ ventilkörper 45 in der dargestellten Absperrstellung mit seinem Konus 45b auf einer den Steuerkammerabflußventilsitz bildenden Ringzone 47b des Zusatzabflußventilkörpers 47 auf. Eine Schraubendruckfeder 57 spannt den Steuerkammerabflußven­ tilkörper 45 in Richtung des Abhebens vom Steuerkammerabfluß­ sitz 47b vor. Der Steuerkammerabflußventilkörper 45 ist in einem rohrförmigen Ansatz 41d des Magnetankers 41 dichtend geführt. Infolge der von der Magnetanker-Vorspannfeder 43 herrührenden Zusatzschließkraft liegt der Magnetanker 41 in der dargestellten Absperrstellung des Steuerkammerabflußven­ tils 45, 47b am Steuerkammerabflußventilkörper 45 an und hält diesen entgegen der Kraft der Feder 57 in seiner Absperrstel­ lung. Der in der Steuerkammer 50 herrschende Druck wird über in den Magnetanker 41 ausgebildete Kanäle im wesentlichen an die gesamte Rückseite 45c des Steuerkammerabflußventilkör­ per 45 weitergegeben. Da der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dem Druck P in der Steuerkammer 50 eine größere Beaufschla­ gungsfläche 45c bietet als der Zusatzabflußventilkörper 47 im Bereich des Raumes 49, übt der Druck P in der Steuerkammer 50 auf die Zwischenkörperbaugruppe 45, 47 eine nach unten ge­ richtete hydraulische Schließkraft aus. In dieser Stellung steht für den Magnetanker 41 der maximale Hubweg hs zur Ver­ fügung.

Wird die Magnetwicklung 44 infolge eines Öffnungsbefehls von der äußeren Signalquelle mit Strom beschickt und infolge des­ sen der Magnetanker 41 vom Steuerkammerabflußventilkörper 45 abgehoben, so daß er den gesamten Hubweg hs zurücklegt, so verbleibt der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dann weiterhin in seiner Absperrstellung, wenn der in der Steuerkammer 50 herrschende Druck P größer ist als ein vorbestimmter Grenz­ wert P_G des Drucks, da die vom Druck P auf die Rückseite 45c des Steuerkammerabflußventilkörper 45 ausgeübte hydraulische Schließkraft größer ist als die von der Feder 57 auf den Steuerkammerabflußventilkörper 45 ausgeübte Öffnungskraft. Unterschreitet der Druck P in der Steuerkammer 50 den Grenz­ wert P_G infolge Kleinerwerdens des Drucks im Zentralkanal 29, so wird der Steuerkaminerabflußventilkörper 45 aufgrund der nun überwiegenden Federkraft der Feder 57 vom Steuerkammerabfluß­ ventilsitz 47b abgehoben. Nunmehr kann Dämpfungsflüssigkeit zwischen Steuerkammerabflußventilkörper 45 und Steuerkammer­ abflußventilsitz 47b hindurch zum Ausgleichsraum 19 hin flie­ ßen. Hierdurch bricht der auf die Rückseite 45c einwirkende Druck P soweit zusammen, daß der Steuerkammerabflußventilkör­ per 45 infolge der Kraft der Feder 57 vollständig vom Steuer­ kammerabflußventilsitz 47 abgehoben und die Bohrung 45a voll­ ständig freigegeben wird. Bei hohen Durchflußraten wird durch den an der Bohrung 45a auftretenden Druckabfall eine in Rich­ tung auf die Öffnung eines Zusatzabflußventils 47, 63 hin ge­ richtete Kraft auf den Zusatzabflußventilkörper 47 ausgeübte Kraft, so öffnet das Zusatzabflußventil 47, 63. Das Absperr­ ventil 33, 31 wirkt nunmehr in Verbindung mit der Feder 37 als ein normales federbelastetes Dämpfungsventil.

Zur Vermeidung von Geräuschen weist der Zentralkanal 29 einen fingerhutartigen Einsatz 65 auf, der durch partielle Umfor­ mungen 67 des Rohrstutzens 51 befestigt ist. In den Einsatz sind Radialöffnungen 69 eingebracht, deren Austritt zur Wan­ dung des Zentralkanals 29 ausgerichtet ist. Dem fingerhutartigen Einsatz schließt sich eine weitere Drossel­ stelle 71 an, die einen Versatz, in diesem Ausführungsbeispiel einen radialen Versatz, aufweist. Der Versatz verhindert, daß die Strömung unter Umgehung einer Umlenkung direkt auf die Absperrventilplatte 33 trifft, was Geräusche verursachen wür­ de.

Das unter hohen ,Druck in den Zentralkanal 29 einströmende Dämpfmedium trifft auf eine Stirnfläche 73 des fingerhutartigen Einsatzes 65 und wird von dieser in die Ra­ dialöffnungen 69 umgelenkt. Die Wandung des Zentralkanals 29 bildet mit der äußeren Oberfläche des fingerhutartigen Ein­ satzes 65 eine Beruhigungskammer 75, der ein Verschäumen des aus den Radialöffnungen 69 austretenden Dämpfmediums wirksam verhindert.

Aus der Beruhigungskammer 75 fließt das Dämpfmedium über die weitere Drosselstelle 71 in Richtung der ersten Seite 33a der Absperrventilplatte 33. Durch die weitere Drosselstelle 71 entsteht in Verbindung mit der ersten Seite 33a eine zweite Beruhigungskammer 77.

Die Reihenschaltung der Drosselstellen in Verbindung mit den Beruhigungskammern 75, 77 sorgt für einen gezielten Druckaufbau auf ein für die gewünschten Kennlinien notwendiges Druckni­ veau, wobei durch die Beruhigungskammern eine gezielte Umlen­ kung zur Geräuschverhinderung erfolgt.

Der fingerhutartige Einsatz 65 läßt sich auch nachträglich in eine Schwingungsdämpferserien einsetzen, wenn bei der Serie Geräusche auftreten sollten.

Bei einer Alternativausführung nach Fig. 3 kommt eine Dros­ selscheibe 79 innerhalb des Zentralkanals 29 zum Einsatz, die eine Drosselöffnung 81 enthält. Auch hier weisen sämtliche Drosselöffnungen 71, 81 einen radialen oder umfangsmäßigen Versatz für eine Umlenkung des Strömungspfades auf. Der Ab­ stand der Drosselscheibe 79 von der weiteren Drosselstelle 71 im Rohrstutzen 51a bildet zusammen mit der Wandung des Zentralkanals 29 ebenfalls eine Beruhigungskammer 75, wobei durch eine Reihenanordnung von Drosselscheiben 79 selbstver­ ständlich auch mehrere Beruhigungskammern realisiert werden können. Dabei bestimmen die Dämpfkraftkennlinien die Öffnungsquerschnitte der Drosseln 71, 79, sowie die Abstände zwischen den Drosselscheiben 79 bzw. den Abstand zwischen dem Austritt aus den Radialöffnungen 69 des fingerhutartigen Ein­ satzes 65 und der Wandung bei der Fig. 2.

Claims (6)

1. Absperrventileinrichtung zwischen zwei Teilstrecken einer Fluidenverbindung, welche zwei Fluidenkammern eines Schwingungsdämpfers miteinander verbindet, wobei die Ab­ sperrventileinrichtung mit mindestens einem eine Hoch­ druckteilstrecke und eine Niederdruckteilstrecke tren­ nenden Absperrventil und dieses mit einem Absperrkörper, der durch eine äußere Steuerung über einen Magnetanker und eine Magnetspule zwischen einer Absperr- und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, wobei die Hochdruck­ teilstrecke in einen Zentralkanal mündet und eine erste von der Hochdruckteilstrecke beaufschlagte Seite des Ab­ sperrventilkörpers gegen einen Absperrventilsitz mittels einer Druckfeder elastisch andrückbar ist, wobei die erste Seite des Absperrventilkörpers mittels einer Nach­ drossel mit einer zweiten Seite des Absperrventilkörpers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Fluidenverbindung (23) ein Streckenabschnitt angeordnet ist, der eine Druckreduzierung mittels mindestens einer Drosselstelle (69, 71, 81) in Kombination mit einer sich der Drosselstelle anschließenden Um­ lenkungeinrichtung (65, 75, 77, 79) aufweist.

2. Absperrventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Streckenabschnitt von einem fingerhutartigen Einsatz (65) gebildet wird.

3. Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der fingerhutartige Einsatz (65) mindestens eine Radialöffnung (69) aufweist, deren Austritt zur Wandung des Zentralkanals (29) ausgerichtet ist.

4. Absperrventilbaugruppe nach den Ansprüchen 2 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich dem fingerhutartigen Ein­ satz (65) mindestens eine weitere Drosselstelle (71) an­ schließt, die einen Versatz zur Nachdrossel (61) auf­ weist.

5. Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Streckenabschnitt eine Reihenanordnung von beabstandeten Drosselquerschnitte (71, 81) aufweist, wobei die Drosselquerschnitte jeweils versetzt zueinander angeordnet und mindestens ein Drosselquer­ schnitt (81) innerhalb einer Drosselscheibe (79) ausge­ führt ist.

6. Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reihenanordnung innerhalb des Zentral­ kanals (29) angeordnet ist.