DE4424436C2 - Absperrventilbaugruppe für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrventilbaugruppe für einen Schwingungsdämp­ fer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Absperrventilbaugruppe ist beispielsweise aus der DE 41 14 305 be­ kannt. Bei der Entwicklung eines verstellbaren Schwingungsdämpfers mit einer Absperrventilbaugruppe werden die zu realisierenden Kennlinien vom Fahrzeug­ hersteller vorgegeben. Anhand dieser Kennlinien erfolgt die Dimensionierung der Bauteile des konventionellen Teils des Schwingungsdämpfers, aber auch der Ab­ sperrventilbaugruppe. Dabei kann es vorkommen, daß der Schwingungsdämpfer Zischgeräusche verursacht, die in dieser Form inakzeptabel sind. Auch ein erfah­ rener Konstrukteur kann im Vorfeld der Entwicklung kaum abschätzen, ob die Zischgeräusche beim fertigen Schwingungsdämpfer auftreten. Grundlagenunter­ suchungen haben die Erkenntnis 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 Schwingungsdämpfers. Die Kennlinien des Schwingungs­ dämpfers müssen für das Fahrzeug erbracht werden, so daß die Dimensionierung festliegt und diese für Maßnahmen gegen Zischgeräusche nicht zur Verfügung stehen.

Aus der DE-PS 30 15 596 C2 ist ein Kolbenventil bekannt, bei dem zur Vermin­ derung von Strömungsgeräuschen eine Prallplatte und ein Beruhigungskanal an­ geordnet sind. Der Beruhigungskanal und die Prallplatte sind einem Voröffnungs­ querschnitt nachgeschaltet und befinden sich somit in einem Strömungsbereich, der einen geringeren hydraulischen Druck aufweist als die Arbeitskammer, aus der das Hydraulikmedium in den Voröffnungsquerschnitt einströmt. Analoges ist zu der DE-OS 38 40 302 A1 zu sagen.

Die DE-PS 8 67 333 beschreibt eine Einrichtung zur Minderung der durch Druck­ absenkung eines strömenden Mittels verursachten Geräusche und Schwingun­ gen. Aus dieser Patentschrift geht hervor, daß ein mit Bohrungen versehener Staukörper unter Stauung und Richtungsablenkung eines Gesamtstromes in gleichgerichtete Einzelströme eine Geräuschminderung erzielbar ist, wenn sich diese Einrichtung auf der druckabgesenkten Seite innerhalb der Strömungsrich­ tung befindet, also so wie in den bereits genannten Schriften zum Kolbenventil.

Die DE-OS 24 57 559 offenbart eine Hochdruckdrosselvorrichtung, bei der ein aufgerollter Streifen mit Ausstanzungen versehen ist, wobei die Ausstanzungen so angeordnet sind, daß für jeden Einzelstrom ein Strömungsweg mit plötzlichen Richtungsänderungen vorgegeben ist.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1.

Dem Dämpfmedium wird beim Druckaufbau ein exakter Weg vorgegeben, der keinen Freiraum für ein Versprühen oder Verschäumen läßt, das eine Geräu­ schentwicklung zur Folge hätte. Dieser fingerhutartige Einsatz läßt sich nachrü­ sten, so daß am fertigen Schwingungsdämpfer keine Umkonstruktionen vorge­ nommen werden müssen. Dabei bildet die weitere Drosselstelle eine zusätzliche Beruhigungskammer mit dem fingerhutartigen Einsatz.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 Schwingungsdämpfer mit Bypass und Absperrventil im Bypass;

Fig. 2 Ausführungsbeispiel der Absperrventileinrichtung.

In Fig. 1 ist der Zylinder eines Schwingungsdämpfers mit 1 bezeichnet, die Kol­ benstange mit 3. Der Zylinder ist nach unten durch einen Boden 5 abgeschlos­ sen. 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 Kolbenventilanordnung 11 be­ festigt. Das untere Ende des Zylinders 1 ist durch eine Bodenplatte 13 mit einer Bodenventilanordnung 15 abgeschlossen. Der Zylinder 1 ist von einem Behäl­ terrohr 17 umhüllt. Zwischen dem Behälterrohr 17 und dem Zylinder 1 ist ein Ringraum 19 gebildet, der eine Ausgleichskammer 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 Ausgleichskammer 19 ist bis zu dem Ni­ veau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Aus­ gleichskammer 19 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteil­ strecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit der zwei­ ten Arbeitskammer 21b in Verbindung steht. An diese Hochdruckteilstrecke schließt sich eine seitlich an dem Behälterrohr 17 angebaute Absperrventileinrich­ tung 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 Ar­ beitskammer 21a abbauen kann, solange die Absperrventileinrichtung 27 ge­ schlossen ist. Wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist, so fließt gleich­ zeitig Flüssigkeit von der oberen Arbeitskammer 21b durch die Hochdruckteil­ strecke 23 und die Absperrventileinrichtung 27 in die Ausgleichskammer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstan­ ge 3 ist also davon abhängig, ob die Absperrventileinrichtung 27 offen oder ge­ schlossen ist.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 21a ein Überdruck. Flüssigkeit kann von der unteren Arbeits­ kammer 21a durch die Kolbenventilanordnung 11 nach oben in die obere Arbeits­ kammer 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen in­ nerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanord­ nung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrieben. In der oberen Arbeitskam­ mer 21b tritt, da der Durchflußwiderstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflußwiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein stei­ gender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöffneter Absperrventilein­ richtung 27 durch die Hochdruckteilstrecke 23 wiederum in den Ausgleichs­ raum 19 überfließen. Dies bedeutet, daß bei geöffneter Absperrventileinrich­ tung 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakteristik hat, wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist und eine härtere Charak­ teristik, wenn die Absperrventileinrichtung geschlossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kolbenstange. 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 Ausgleichsraum 19. An die Hochdruckteilstrecke 23 schließt sich ein Zentralkanal 29 an, welcher der Absperrventileinrichtung 27 an­ gehört. In dem oberen Ende des Zentralkanals 27 ist ein Absperrventilsitz 31 ausgebildet. Auf dem Absperrventilsitz 31 liegt als Absperrventilkörper eine star­ re Absperrventilplatte 33 auf. Die Absperrventilplatte befindet sich in ihrer Ab­ sperrstellung. Die Verbindung zwischen dem Zentralkanal 29 und dem Aus­ gleichsraum 19 über Bohrungen 35 ist im wesentlichen geschlossen. Die Ab­ sperrventilplatte 33 ist durch eine Schraubendruckfeder 37 in Richtung auf den Absperrventilsitz 31 hin vorgespannt, die an einer Trennplatte 39 abgestützt ist.

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

Zwischen dem Magentanker 41 und der Absperrventilplatte 33 ist eine Zwi­ schenkörperbaugruppe 45, 47 angeordnet. Die Zwischenkörperbaugruppe 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 Zu­ satzabflußventilkörper 47 und der Absperrventilplatte 33 ausgebildeten Raum 49. Durchbohrungen 47a des Zusatzabflußventilkörper 47 und 45a des Steuerkam­ merabflußventilkörper 45, die Durchbohrung 41a des Magnetankers 41 die Fe­ derkammer 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 be­ zeichnet. 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 Einsatz 51 untergebracht, welcher die Bohrung 35 aufweist und nach unten einen Rohrstutzen 51a auf­ weist. Dieser Rohrstutzen bildet den Zentralkanal 29 und ist durch eine Dich­ tung 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 Rohrstut­ zen 55 bildet eine Niederdruckteilstrecke 23a des Bypasses. Die Hochdruckteil­ strecke 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 Gehäuseteilen eine Baueinheit bilden kann.

Im unbestromten Magnetzustand liegt der Steuerkammerabflußventilkörper 45 in der dargestellten Absperrstellung mit seinem Konus 45b auf einer den Steuer­ kammerabflußventilsitz bildenden Ringzone 47b des Zusatzabflußventilkörpers 47 auf. Eine Schraubendruckfeder 57 spannt den Steuerkammerabflußven­ tilkörper 45 in Richtung des Abhebens vom Steuerkammerabflußsitz 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 Steuerkammerabflußventils 45, 47b am Steuerkammerabflußventilkörper 45 an und hält diesen entgegen der Kraft der Feder 57 in seiner Absperrstellung. Der in der Steuerkammer 50 herrschende Druck wird über in den Magnetanker 41 ausgebildete Kanäle im wesentlichen an die gesamte Rückseite 45c des Steuerkammerabflußventilkörper 45 weitergege­ ben. Da der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dem Druck P in der Steuerkam­ mer 50 eine größere Beaufschlagungsfläche 45c bietet als der Zusatzab­ flußventilkörper 47 im Bereich des Raumes 49, übt der Druck P in der Steuer­ kammer 50 auf die Zwischenkörperbaugruppe 45, 47 eine nach unten gerichtete hydraulische Schließkraft aus. In dieser Stellung steht für den Magnetanker 41 der maximale Hubweg hs zur Verfügung.

Wird die Magnetwicklung 44 infolge eines Öffnungsbefehls von der äußeren Si­ gnalquelle mit Strom beschickt und infolge dessen der Magnetanker 41 vom Steuerkammerabflußventilkörper 45 abgehoben, so daß er den gesamten Hub­ weg hs zurücklegt, so verbleibt der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dann weiterhin in seiner Absperrstellung, wenn der in der Steuerkammer 50 herr­ schende Druck P größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert 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 Grenzwert P_G infolge Kleinerwerdens des Drucks im Zentralkanal 29, so wird der Steuerkammerabflußventilkörper 45 auf­ grund der nun überwiegenden Federkraft der Feder 57 vom Steuerkammerabfluß­ ventilsitz 47b abgehoben. Nunmehr kann Dämpfungsflüssigkeit zwischen Steuer­ kammerabflußventilkörper 45 und Steuerkammerabflußventilsitz 47b hindurch zum Ausgleichsraum 19 hin fließen. 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 vollständig freigege­ ben wird. Bei hohen Durchflußraten wird durch den an der Bohrung 45a auftre­ tenden Druckabfall eine in Richtung auf die Öffnung eines Zusatzab­ flußventils 47, 63 hin gerichtete Kraft auf den Zusatzabflußventilkörper 47 aus­ geübte Kraft, 50 öffnet das Zusatzabflußventil 47, 63. Das Absperrventil 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 Umformungen 67 des Rohrstutzens 51 befe­ stigt ist. In den Einsatz sind Radialöffnungen 69 eingebracht, deren Austritt zur Wandung des Zentralkanals 29 ausgerichtet ist. Dem fingerhutartigen Einsatz schließt sich eine weitere Drosselstelle 71 an, die einen Versatz, in diesem Aus­ führungsbeispiel einen radialen Versatz, aufweist. Der Versatz verhindert, daß die Strömung unter Umgehung einer Umlenkung direkt auf die Absperrventilplatte 33 trifft, was Geräusche verursachen würde.

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 Radialöffnungen 69 umgelenkt. Die Wandung des Zentralkanals 29 bildet mit der äußeren Oberfläche des fingerhutartigen Einsatzes 65 eine Beruhigungskam­ mer 75, die ein Verschäumen des aus den Radialöffnungen 69 austretenden Dämpfmediums wirksam verhindert.

Aus der Beruhigungskammer 75 fließt das Dämpfmedium über die weitere Dros­ selstelle 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 Beruhigungskam­ mern 75, 77 sorgt für einen gezielten Druckaufbau auf ein für die gewünschten Kennlinien notwendiges Druckniveau, wobei durch die Beruhigungskammern eine gezielte Umlenkung zur Geräuschverhinderung erfolgt.

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

Claims (1)

1. Absperrventileinrichtung zwischen zwei Teilstrecken einer Fluidenverbindung, welche zwei Fluidenkammern eines Schwingungsdämpfers miteinander verbin­ det, wobei die Absperrventileinrichtung mit mindestens einem eine Hoch­ druckteilstrecke und eine Niederdruckteilstrecke trennenden Absperrventil und dieses mit einem Absperrkörper, der durch eine äußere Steuerung über einen Magnetanker und eine Magnetspule zwischen einer Absperr- und einer Öff­ nungsstellung verstellbar ist, wobei die Hochdruckteilstrecke in einen Zentral­ kanal mündet und eine erste von der Hochdruckteilstrecke beaufschlagte Seite des Absperrventilkörpers gegen einen Absperrventilsitz mittels einer Druckfe­ der elastisch andrückbar ist, wobei die erste Seite des Absperrventilkörpers mittels einer Nachdrossel mit einer zweiten Seite des Absperrventilkörpers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der unter Hochdruck stehenden Fluidenverbindung (23) ein von einem fingerhutartigen Einsatz (65) gebildeter Streckenabschnitt angeordnet ist, der eine Druckreduzierung mittels mindestens einer Drosselstelle (69, 71) in Kombination mit einer sich der Dros­ selstelle anschließenden Umlenkungeinrichtung (65, 75, 77, ) aufweist, wobei der fingerhutartige Einsatz (65) mindestens eine Radialöffnung (69) aufweist, deren Austritt zur Wandung des Zentralkanals (29) ausgerichtet ist und sich dem fingerhutartigen Einsatz (65) mindestens eine weitere Drosselstelle (71) anschließt, die einen Versatz zur Nachdrossel aufweist.