DE4426385C2 - Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, regelbaren Schwingungs­ dämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeits­ raum in zwei mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, wobei minde­ stens teilweise zur Steuerung der Dämpfkraft ein vorgesteuertes, elektromagne­ tisch betätigbares Dämpfungsventil vorgesehen ist, wobei ein Ventilkörper und ein Vorsteuerelement je einen Ventilsitz beaufschlagen und zumindest der Ventil­ körper in einer Führung axial verschiebbar gelagert ist.

Es sind bereits hydraulisch, regelbare Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE 37 19 113 C1) deren Dämpfungskraft einstellbar ist. Hierzu steuert ein mit ei­ nem axial beweglichen Ventilkörper und einem Ventilsitz versehenes Dämpfungs­ ventil den wirksamen Querschnitt eines Dämpfungskanales. Das elektromagne­ tisch betätigbare Dämpfungsventil besteht dabei aus einer Anzahl von Einzeltei­ len, wie z. B. Magnetanker, Ventilkörper sowie die den Magnetanker umgebende Ankerführung, wobei die Einzelteile aus der Fertigung resultierende Toleranzen aufweisen. Aus Funktionsgründen müssen die Führungen für den Ventilkörper, die Ventilsitzes des Vorsteuerelementes und des Ventilkörpers entsprechende Toleranzen aufweisen, damit die Ventilkegel die Dichtposition gewährleisten, wobei gleichzeitig eine einwandfreie axiale Führung notwendig sein muß.

Die DE 41 14 305 A1 zeigt z. B. in den Fig. 9 und 10 einen hydraulischen, regel­ baren Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitsraum in zwei mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unter­ teilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfkraft ein vorgesteuer­ tes, elektromagnetisch betätigbares Dämpfungsventil vorgesehen ist, wobei ein Ventilkörper und ein Vorsteuerelement je einen Ventilsitz beaufschlagen. Der Ventilkörper 456 ist radial beweglich auf seinem Ventilsitz angeordnet. Zwischen seiner umlaufenden Wandung und einem topfförmigen Einsatz liegt ein Ringspalt vor, der als Abfluß für den der Vorsteuerung dienenden Steuerung und damit ei­ nen Mindestquerschnitt aufweisen muß. Die Ringspaltbreite liegt in einer Grö­ ßenordnung, die eine Führung des Ventilkörpers im topfförmigen Einsatz nach den im Maschinenbau üblichen Anforderungen ausschließt. Die radiale Lage des Ventilkörpers ist eher unwichtig, da der topfförmige Einsatz eine kreisringförmige Ventilkörpersitzfläche aufweist, die breiter ist als der maximal radial mögliche Versatz.

In einem Magnetanker ist ein Steuerkammerabflußventilkörper dichtend geführt. Der Steuerkammerabflußventilkörper ist funktional dem Magnetanker zuzuordnen und bildet mit der Rückseite des Ventilkörpers den eigentlichen Steuerraum. Dazu verfügt der Ventilkörper über einen Steuerkammerabflußventilsitz, der kreisring­ förmig ausgeführt ist, so daß ein radialer Versatz des Ventilkörpers keinen Einfluß auf die Dichtheit des Steuerraums ausübt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventilkörper für ein Dämpfungsventil so auszubilden, daß eine einwandfreie Funktion unabhängig der Fertigungstoleranzen der einzel­ nen Bauteile gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Ventilkörper mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil in der axialen Führung gehalten ist und mit dem zweiten Teil derart verbunden ist, daß das zweite Teil in einer weiteren axialen Führung ver­ laufend, gegenüber dem ersten Teil radial verschiebbar angeordnet ist.

Die zuverlässige Regelbarkeit des Dämpfungsventiles ist von der Dichtigkeit der Vorsteuerkammer sowie der Zuge hörigen Ventilsitze abhängig. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, daß ein mehrteiliger Ventilkörper, bestehend aus grob tolerierten und damit preisgünstigen Einzelteilen vorgesehen ist, der gegenüber seinen axialen Führungs­ flächen dichtend gehalten ist, wobei die radiale Ver­ schiebung der Einzelteile lediglich eine Abhängigkeit zu einer einzigen Führungsfläche notwendig macht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Ventilsitz des Vorsteuerelementes im Ventilkörper angeordnet.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Ventilsitz des Ventilkörpers im zweiten Teil angeordnet ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die beiden Ventilsitze des Vorsteuerelementes und des Ventilkörpers jeweils einem Teil des Ventilkörpers zugeordnet sind, die dann radial zueinander verschiebbar angeordnet sind und somit eine einwandfreie Dichtfunktion sowohl gegen­ über ihren axialen Führungsflächen als auch gegenüber dem zugehörigen Ventilsitz gewährleisten.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der Ventil­ sitz des Vorsteuerelementes und des Ventilkörpers durch das erste Teil des Ventilkörpers gebildet werden.

Nach einer Ausgestaltung verspannt eine Feder den ersten und zweiten Teil des Ventilkörpers axial gegeneinander. Zur einwandfreien Funktion ist dabei ein Teil des Ventilkörpers gegenüber der Feder radial verschiebbar angeordnet, bzw. die Feder läßt sich radial gegenüber mindestens einem Teil des Ventilkörpers verschieben.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Ventilsitz des Ventilkörpers als Planfläche oder Kegelfläche ausge­ bildet ist.

Zur Ansteuerung der Vorsteuerkammer mit dem entsprechen­ den Systeminnendruck weist der Ventilkörper einen Durch­ laß auf, der die Stirnseite des Ventilkörpers mit seiner Rückseite verbindet. Mit Vorteil bildet dabei die Rück­ seite des Ventilkörpers eine der Begrenzungswände der Vorsteuerkammer.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer zusammen mit einem elektromagnetisch betätigbaren Dämpfungsventil im Quer­ schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Ventilkörpers des Dämpfungsventiles mit seinen benachbarten Bauteilen,

Fig. 3 einen Ventilkörper mit zusätzlicher Abdichtung zu seinen Führungsflächen,

Fig. 4 einen Ventilkörper mit kegeliger Ventilsitz­ fläche.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform zeigt einen Schwingungsdämpfer 20 im Querschnitt, wobei aus Verein­ fachungsgründen der Arbeitskolben und die Kolbenstange nicht dargestellt sind. Der Arbeitszylinder 21 ist von einem Mantelrohr 22 umgeben, an dessen äußerer Umfangs­ fläche ein elektrisch steuerbares Dämpfungsventil 23 an­ geordnet ist. Das elektrisch steuerbare Dämpfungsventil 23 steuert den Querschnitt eines Durchflußkanales 24 über den Ventilsitz 17 um somit die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers 20 zu beeinflussen. Das elektrisch steuerbare Dämpfungsventil 23 besteht im einzelnen aus elektrischen Teilen, die ein Vorsteuerelement 1 beauf­ schlagen. Der hydraulisch beeinflußte Teil des Dämpfungsventils 23 ist in Fig. 2 in vergrößertem Maß­ stab dargestellt.

In der Fig. 2 ist der hydraulische Teil des Dämpfungs­ ventiles 23 vergrößert dargestellt, wobei im Fahrbetrieb der Dämpfungsdruck den ersten Teil 11 des Ventilkörpers beaufschlagt und dabei den Ventilsitz 17 zu öffnen ver­ sucht. Über den Durchlaß 18 stellt sich in der Vor­ steuerkammer 19 ein bestimmter Steuerdruck ein, dieser Steuerdruck versucht den ersten Teil 11 des Ventil­ körpers in Schließrichtung auf den Ventilsitz 17 des Ventilkörpers zu bewegen. Gleichzeitig wird das Vor­ steuerelement 1 beaufschlagt. Die zuverlässige Regel­ barkeit des Dämpfungsventiles 23 ist von der Dichtigkeit der Vorsteuerkammer 19 abhängig. Außerdem ist die Dichtigkeit der Ventilsitze 2 und 17 von Bedeutung.

Die Steuerdruckregelung erfolgt letztlich durch das Vor­ steuerelement 1 und dessen Ventilsitz 2. Die Führungen 3 und 4 des Ventilkörpers 9 bzw. 11 werden mit einem äußerst engen Spielsitz gefertigt, um die Leckage aus der Vorsteuerkammer 19 in den Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers so gering wie möglich zu halten. Der Zwischenboden 5 ist stets auf eine Dichtkante 6 gedrückt und somit ausreichend abgedichtet.

Um ein derartiges Dämpfungsventil 23 in einer Großserie wirtschaftlich produzieren zu können, müssen die Einzel­ teile hinsichtlich ihrer Fertigungstoleranzen großzügig ausgelegt und hergestellt werden. Der Zwischenboden 5 sollte möglicherweise ebenfalls aus wirtschaftlichen Gründen und aus Montagegründen mit Spiel im Ventil­ gehäuse 7 eingebracht werden. Wird beispielsweise der Zwischenboden 5 formgebunden hergestellt (etwa aus Sinter, Druckguß oder dergleichen), so addieren sich einerseits das radiale Spiel zwischen dem Ventilgehäuse 7 und dem Zwischenboden 5 sowie der Mittenversatz der Führungsbohrung 8 im Zwischenboden 5. Selbst in einer Einspannung gefertigte Drehteile haben geringe Koaxialitätsabweichungen, das heißt, eine entsprechende Maschinentoleranz. Die hierdurch auftretenden Toleranzen stehen einer Herstellung eines einstückigen Ventil­ körpers (9, 11) entgegen. Im Extremfall würde ein Ver­ klemmen des Ventilkörpers auftreten.

In der Fig. 2 ist der Ventilkörper mehrteilig, das heißt, aus dem ersten Teil 11 und dem zweiten Teil 9 hergestellt. Somit kann das zweite Teil 9 wirtschaftlich hergestellt werden. Das als Ventilplatte wirkende erste Teil 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Stanzteil hergestellt und läßt sich anschließend härten, so daß unnötige Schleifoperationen wegfallen können. Die Feder 10 sieht Ausnehmungen 12 für einen entsprechenden Durch­ laß des Dämpfungsmittels vor. Der Dämpfungsmittel­ durchlaß läßt sich aber auch durch entsprechende Aus­ nehmungen im ersten Teil 9 des Ventilkörpers ausbilden, so daß dann die Feder 10 als Scheibe hergestellt werden kann.

Um eine radiale Freigängigkeit des zweiten Teiles 9 des Ventilkörpers zu begrenzen wird der Absatz 13 vor­ gesehen, so daß darüber hinaus auch eine übermäßige Koaxialität den Einbau des Ventilkörpers in das Ventil­ gehäuse 7 erschwert. Das Einfädeln des Ventilkörpers wird durch eine Einführschräge 14 erleichtert. Durch die radiale Beweglichkeit des ersten Teiles 11 und des zweiten Teiles 9 des Ventilkörpers lassen sich die Außendurchmesser 15 und der Außendurchmesser 16 des Ventilkörpers bei Beibehaltung einer einwandfreien Ab­ dichtung kostengünstig herstellen.

Aus der Fig. 3 ist eine Ausführungsform zu entnehmen, bei der zusätzlich im zweiten Teil 9 des Ventilkörpers eine Dichtung 25 gegenüber der Führung 4 angeordnet ist. Darüber hinaus enthält das erste Teil 11 des Ventilkörpers im Bereich der Führung 3 ebenfalls eine zusätzliche Dichtung 26, so daß durch die Führungen 3 und 4 des Ventilkörpers kein Dämpfungsmittel strömen kann und somit sich auch keine Schmutzpartikel fest­ setzen können. Der Dichtungsring 25 wird durch die Feder 10 in seiner Aufnahme gehalten, so daß das zweite Teil 9 des Ventilkörpers als hinterschnittfreies Bauteil span­ los herstellbar ist.

In der Fig. 4 ist als weitere Ausführungsform ein zweites Teil 9 des Ventilkörpers dargestellt, bei dem der Ventilsitz 17 mit einer schräg verlaufenden Fläche des zweiten Teiles 9 des Ventilkörpers zusammenarbeitet. Durch die Anwendung einer schräg verlaufenden Sitzfläche wird die Störkraft am Ventilkörper klein gehalten, es handelt sich bei der Störkraft um eine Kraft, die aufgrund der Sogwirkung im Bereich des Durchflußkanales 24 zustande kommt und das gesamte Dämpfungsventil im Extremfall in unerwünschte Schwingungen versetzen kann. Die Feder 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel unterhalb des Ventilkörpers angeordnet, während das erste Teil 11 des Ventilkörpers oberhalb des zweiten Teiles 9 des Ventilkörpers vorgesehen ist. Ansonsten entspricht das Prinzip dieses Ventilkörpers dem in den Fig. 2 und 3 bereits dargestellten.

Claims (8)

1. Hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer mit einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der einen Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssig­ keit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, wobei mindestens teilweise zur Steuerung der Dämpfungs­ kraft ein vorgesteuertes, elektromagnetisch be­ tätigbares Dämpfungsventil vorgesehen ist, wobei ein Ventilkörper und ein Vorsteuerelement je einen Ventilsitz beaufschlagen und zumindest der Ventil­ körper in einer Führung axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, der Ventilkörper (9, 11) mindestens zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil (9) in der axialen Führung (3) gehalten ist und mit dem zweiten Teil (11) derart verbunden ist, daß das zweite Teil (11) in einer weiteren axialen Führung (4) verlaufend, gegenüber dem ersten Teil (9) radial verschiebbar angeordnet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (2) des Vorsteuerelementes (1) im Ventilkörper (11) angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (17) des Ventilkörpers im zweiten Teil (11) angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (2) des Vorsteuerelementes (1) und des Ventilkörpers (9, 11) durch das erste Teil (11) des Ventilkörpers gebildet werden.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten (9) und zweiten Teil (11) des Ventilkörpers eine Feder (10) die beiden Teile (9, 11) axial gegeneinander verspannt.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (17) des Ventilkörpers (9, 11) als Planfläche oder Kegelfläche ausgebildet ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9, 11) einen Durchlaß (18) aufweist, der die Stirnseite mit seiner Rückseite verbindet.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Ventilkörpers (9, 11) eine Vorsteuerkammer (19) bildet.