WO2015113702A1 - Schwingungsdämpfer, sowie kolbenventil für einen schwingungsdämpfer - Google Patents

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Lothar Krill
Alexander Kruse
Oswald Lichtlein
Dirk Litterscheid
Thomas Manger
Harun Tucovic
Heinz Sydekum
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    • F16F2230/0082—Dimensional tolerances, e.g. play between mechanical elements

Definitions

  • the invention relates to a vibration damper comprising a piston rod, which merges into a piston rod pin to form a contact shoulder and at this piston rod pin a piston valve leads, which is biased against the contact shoulder of the piston rod. Furthermore, the invention relates to a piston valve for a vibration damper, comprising a piston body, which is placed axially between support disks.
  • Vibration dampers are used in motor vehicles mostly in the form of hydraulic-mechanical damper and in particular between a respective vehicle body and the axles of the respective motor vehicle for use.
  • a vibration damper then serves on the one hand the prevention of Aufschaukeins and ringing of the vehicle body when excited by the road o- in certain driving conditions, as well as the realization of a rapid decay of an excited by the road vibration of a vehicle wheel. In the latter case, a traction of this vehicle wheel is always guaranteed.
  • Vibration dampers are usually designed as telescopic shock absorbers in the form of one or two rohrdämpf NEN, wherein a damping effect by the displacement of a damping medium, usually in the form of a hydraulic fluid, is achieved. This displacement takes place via a piston valve, which is equipped with mostly several passages for the damping medium. To define characteristics of the vibration damper resistances are opposed to the flow of the damping medium, which are often present in the form of valve disks which are biased against a valve seat and cover openings of the passage openings until reaching a defined pressure. In order to avoid damping force scattering in series production of vibration dampers, however, it is always necessary to ensure a constant, defined tension of the valve disks in the course of assembly.
  • DE 10 2010 040 458 A1 discloses a vibration damper, in which a piston rod leads to a piston rod end on a piston valve.
  • the piston valve is biased by a fastening nut against a contact shoulder of the piston rod, which is formed in the transition from an outer diameter of the piston rod to the piston rod pin.
  • the piston valve comprises a piston body, which is traversed axially with passage openings, wherein the passage openings are each coverable via an opening via valve discs. Within the piston valve, the piston body is then placed together with the valve discs axially between support discs.
  • a vibration damper comprises a piston rod, which merges with the formation of a contact shoulder in a piston rod pin and thereby performs a piston valve on this piston rod pin.
  • the piston valve is then biased against the abutment shoulder of the piston rod.
  • the piston rod pin is configured at one axial end of the piston rod and provided on the part of the axial end with an external thread on which a fastening nut can be placed with an internal thread in order to bias the piston valve against the abutment shoulder can.
  • the abutment shoulder is defined by a shoulder over which the piston Rod reduced from a previous outer diameter to the outer diameter of the piston rod pin.
  • the abutment shoulder is present as a substantially axial, annular abutment surface for the piston valve.
  • axial is to be understood as meaning an orientation in the direction of a longitudinal central axis of the piston rod or of the piston valve
  • radially means an orientation in the direction of a radius of the piston rod or of the piston valve
  • the invention now the technical teaching that axially between the contact shoulder of the piston rod and the piston valve, a shim is placed, which compared to the piston rod and / or an immediately following component of the piston valve of a material with a lower yield strength is made.
  • a shim is provided in the axial direction between the contact shoulder of the piston rod and the piston valve whose material is weaker in terms of yield strength than the material of the piston rod and / or the material of an immediately following component of the piston valve.
  • Such a design of a vibration damper has the advantage that in the series production of the vibration damper Dämpfkraftstreuungen can be reduced, which have their cause in production-related form deviations of the contact shoulder.
  • an angle spanned by the piston rod pin and the abutment shoulder is exactly 90 °, whereby deviations from this ideal angle can occur due to tolerances.
  • an angle> 90 ° has the disadvantage that, when the piston valve is biased against the contact shoulder, high stresses occur in the contact area of the piston valve on the contact shoulder and, as a result, set losses.
  • an angle ⁇ 90 ° leads to an increased tension of the piston valve, in particular of its valve discs, which can lead to a functional impairment of the piston valve.
  • the "yield strength" is to be understood as meaning, in particular, a flow limit of a material in the direction of compression and / or drawing, ie, a tension occurring under tensile and / or compressive stress, at which point a plastic deformation of the material begins
  • the material of the shim may be designed to be generally weaker in terms of its yield point than that of the piston rod and / or the adjacent component of the piston valve, in which case a bending limit and a torsional limit of the material of the shim would be less than that of the material of the piston rod and / or the material of the immediately following component of the piston valve.
  • the yield strength of the material of the shim is chosen to be at least lower than that of the material of the piston rod, but it may also be less than a yield point of the material of the immediately following component of the piston valve.
  • the ratio to the material of the piston rod and in this case at least the material of the piston rod selected in the region of the contact shoulder is essential, since otherwise a plastic, form-fitting application of the compensation disc to the contact shoulder compensating for its deformation. softness becomes impossible. If the yield strength of the material of the compensation disc is then also selected to be lower than that of the material of the immediately following component of the piston valve, then the positive engagement of the compensation disc is further improved.
  • a vibration damper according to the invention is now mounted by first pushing the shim and at least the immediately following component of the piston valve onto the piston rod journal of the piston rod against the contact shoulder and then tensioning it with a preload against the contact shoulder.
  • This preload is above a later assembly preload force.
  • the entire piston valve is then preloaded with the mounting biasing force on the piston rod pin.
  • at least the component of the piston valve immediately following the balancing disk is pushed onto the piston rod journal during pretensioning with the preload and is subsequently biased against the contact shoulder together with the balancing disk. It can also be arranged on the pin in this biasing but also several components of the piston valve or the complete valve.
  • the subsequent biasing and attachment of the piston valve on the piston rod pin with the assembly biasing force is carried out in particular by means of a fastening nut, which is guided for this purpose with an internal thread on an external thread of the piston rod pin.
  • a piston valve for a vibration damper comprises a piston body, which is placed axially between support discs.
  • the invention also includes the technical teaching that at least one of the support plates on a piston body facing the axial side is at least partially concave curved, while the piston body on each of these at least one support disk facing axial side at least partially convex curved is designed.
  • at least one of the support disks is equipped on the side of the piston body with a concave curvature which extends in the radial direction at least over a part of this support disk.
  • the piston body has on one of these at least one support disk side facing a curvature, said curvature, however, is convex and extends at least over part of the radial extent of the piston body.
  • Such an embodiment of a piston valve has the advantage that due to the shields defined by the curvatures of the at least one support disk and the piston body, a bias of intermediate valve disks against a valve seat on the piston body is increased. Due to this higher bias of the valve discs Dämpfkraftstreuonne between the individual manufactured piston valves and thus also the vibration dampers can be avoided in mass production.
  • the support disks and also the piston body of the piston valve are designed with surfaces extending in a straight line in the radial direction.
  • the shape of the support disks and the piston body no increase in bias of the valve disks caused on a piston body valve seat, so that it may come in series production of the piston valve to insufficient bias of the valve disks and thus Dämpfkraftstreuonne.
  • the piston body is axially penetrated with at least one passage opening, which can be covered at each of an orifice via at least one valve disc.
  • a combination of the technical teachings of the independent claims 1 and 7 can now take place by a piston valve according to the independent claim 7 in a vibration damper according to the independent claim 1 is used as a piston valve.
  • this vibration damper over a seated between contact shoulder and piston valve shim, and in the region of its piston valve via at least one curved support disk and a curved executed piston body.
  • a piston valve of the vibration damper but also be designed such that it comprises a piston body, which is axially interspersed with at least one passage opening.
  • the at least one passage opening can be covered in each case via an opening via at least one valve disk, wherein the piston body and the at least one valve disk are placed between support disks on the piston rod journal.
  • the support disks and the piston body of the piston valve are designed without bulges.
  • the at least one passage opening can be covered at each of an orifice via a valve disk pack, that is, a plurality of axially successive valve disks are provided in the region of the mouth of the at least one passage opening.
  • the at least one valve disc is located on a side facing away from the piston body on an intermediate disc, which extends radially over a portion of the at least one valve disc. With the help of this washer, a defined bending of the at least one valve disc can be realized, wherein in the case of a valve disc package, the piston body axially outboard valve disc of the package rests against this washer.
  • Fig. 1 is a sectional view of a portion of a vibration damper according to a preferred embodiment of the invention, shown in the region of a piston valve;
  • Fig. 2 is a view of a detail Z of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a sectional view of a vibration damper in the region of a piston valve, which is realized according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a part of a vibration damper according to a preferred embodiment of the invention, which is shown in the region of a piston valve 1.
  • the piston rod 2 carries the piston valve 1, which is biased via a fastening nut 5 against a contact shoulder 6 of the piston rod 2.
  • This abutment shoulder 6 is defined by the paragraph 3 and is present as a substantially axially oriented, annular contact surface.
  • the fastening nut 5 is placed with a - not visible in the present - internal thread on a corresponding external thread of the piston rod pin 4 and biases the piston valve against the abutment shoulder 6.
  • the piston valve is composed of several components in the form of a piston body 7, valve disc packages 8 and 9, associated intermediate discs 10 and 1 1 and two support plates 12 and 13 together.
  • the piston body 7 carries at an outer diameter a seal 14, via which the piston body 7 is in contact with a surrounding cylinder tube of the vibration damper, not shown here, and which seals a gap between Piston body 7 and cylinder tube is used. Furthermore, the piston body 7 is provided with a plurality of passage openings axially penetrated, of which in the sectional plane in Fig. 1, only one passage opening 15 can be seen and allow a transition of a damping medium between the piston body 7 from each other separated spaces of the vibration damper.
  • the respective mouth is released only after reaching a certain pressure in the associated passage openings, which is sufficient to lift the respective valve disc package 8 and 9 from an associated valve seat 17 and 18 respectively.
  • the valve disc packs 8 and 9 thus influence the flow of the damping medium via the passage openings and set this against a resistance.
  • a defined bending of the individual valve discs of the valve disc packs 8 and 9 is realized by the respective associated intermediate disc 10 and 1 1, which is axially in contact with the outermost valve disc of the respective valve disc package 8 and 9 and until then covered radially with the valve discs , from where the kinking should take place.
  • the vibration damper has as a special feature a balancing disk 20, which is placed axially between the piston valve 1 and the contact shoulder 6 on the piston rod pin 4.
  • this shim 20 is made of a material which has a lower yield strength than the material of the piston rod 2 and also the immediately adjacent component of the piston valve 1 in the form of the support plate 12.
  • the shim 20 deforms plastically upon application of a defined preload and fits positively against the abutment shoulder 6 and the support plate 12, whereby shape deviations are compensated.
  • the shim 20 and the support plate 12 are first pushed onto the piston rod pin 4 and subsequently biased against the abutment shoulder 6 with the preload, so that said plastic deformation of the sheave 20 occurs.
  • the remaining components of the piston valve 1 are then guided on the piston rod pin 4 and by means of the fastening nut 5 by applying a mounting biasing force, d. H. with a defined tightening torque of the nut, biased against the abutment shoulder 6, wherein this assembly biasing force is lower than the preload for plastic deformation of the shim 20 20th
  • FIG. 3 is a sectional view of a portion of a vibration damper in the region of a piston valve 21, which is realized according to a preferred embodiment of the invention.
  • This piston valve 21 in this case comprises a piston body 22, which - not to be seen in the present case - is traversed axially with at least one passage opening. An orifice of this passage opening is covered by a valve disc pack 23, which is biased against an associated valve seat 24 of the piston body 22.
  • the valve disc pack 23 releases the respective mouth of the respective passage opening from reaching a certain pressure in the passage opening, wherein a defined bending of the valve discs of the valve disc pack 23 is represented by an axially adjacent intermediate washer 25.
  • this washer 25 extends radially to the extent from which the desired bending of the valve discs of the valve disc pack 23 is to take place.
  • axial side of the piston body 22 also a corresponding valve disc package, and an associated washer is provided. All of the components thus provided are accommodated axially between two support disks, of which in the present case only the support disk 26 can be seen in FIG.
  • the support plate 26 and the piston body 22 on facing sides 27 and 28 with bumps 29 and 30 equipped.
  • the concave curvature 29 extends from an inner diameter of the support disk 26 radially over part of the side 27, while the convex curvature 30 is completed over the entire radial extent of the side 28 of the piston body 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Kolbenstange (2), welche unter Ausbildung einer Anlageschulter (6) in einen Kolbenstangenzapfen (4) übergeht und an diesem Kolbenstangenzapfen (4) ein Kolbenventil (1) führt, das gegen die Anlageschulter (6) der Kolbenstange (2) vorgespannt ist. Um nun bei der Serienfertigung des Schwingungsdämpfers Dämpfkraftstreuungen zu mindern, ist axial zwischen der Anlageschulter (6) und dem Kolbenventil (1) eine Ausgleichsscheibe (20) aufgesetzt, welche im Vergleich zu der Kolbenstange (2) und/oder einer unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils (1) aus einem Material mit einer geringeren Streckgrenze hergestellt ist.

Description

Schwinqunqsdämpfer, sowie Kolbenventil für einen Schwinqunqsdämpfer
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Kolbenstange, welche unter Ausbildung einer Anlageschulter in einen Kolbenstangenzapfen übergeht und an diesem Kolbenstangenzapfen ein Kolbenventil führt, das gegen die Anlageschulter der Kolbenstange vorgespannt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kolbenventil für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Kolbenkörper, welcher axial zwischen Stützscheiben platziert ist.
Schwingungsdämpfer kommen bei Kraftfahrzeugen zumeist in Form hydraulischmechanischer Dämpfer und dabei insbesondere zwischen einem jeweiligen Fahrzeugaufbau und den Achsen des jeweiligen Kraftfahrzeuges zur Anwendung. An dieser Stelle dient ein Schwingungsdämpfer dann einerseits der Verhinderung eines Aufschaukeins und Nachschwingen des Fahrzeugaufbaus bei Anregung durch die Fahrbahn o- der bei bestimmten Fahrzuständen, sowie andererseits der Realisierung eines raschen Abklingens einer von der Fahrbahn angeregten Schwingung eines Fahrzeugrades. Im letztgenannten Fall wird dadurch stets eine Bodenhaftung dieses Fahrzeugrades garantiert.
Schwingungsdämpfer werden dabei üblicherweise als Teleskopstoßdämpfer in Form von Ein- oder Zwei rohrdämpf ern ausgeführt, wobei eine Dämpfwirkung durch das Verdrängen eines Dämpfmediums, zumeist in Form einer Hydraulikflüssigkeit, erzielt wird. Diese Verdrängung findet dabei über ein Kolbenventil statt, welches mit zumeist mehreren Durchtrittsöffnungen für das Dämpfmedium ausgestattet ist. Zur Definition von Kennlinien des Schwingungsdämpfers werden dem Strömen des Dämpfmediums Widerstände entgegengesetzt, welche dabei häufig in Form von Ventilscheiben vorliegen, die gegen einen Ventilsitz vorgespannt sind und Mündungen der Durchtrittsöffnungen bis zum Erreichen eines definierten Drucks abdecken. Um in der Serienfertigung von Schwingungsdämpfern Dämpfkraftstreuungen zu vermeiden, ist dabei allerdings stets eine konstante definierte Verspannung der Ventilscheiben im Zuge der Montage sicherzustellen. Aus der DE 10 2010 040 458 A1 geht ein Schwingungsdämpfer hervor, bei welchem eine Kolbenstange an einem endseitigen Kolbenstangenzapfen ein Kolbenventil führt. Dabei ist das Kolbenventil mittels einer Befestigungsmutter gegen eine Anlageschulter der Kolbenstange vorgespannt, welche im Übergang von einem Außendurchmesser der Kolbenstange auf den Kolbenstangenzapfen ausgebildet ist. Das Kolbenventil umfasst einen Kolbenkörper, welcher mit Durchtrittsöffnungen axial durchsetzt ist, wobei die Durchtrittsöffnungen an je einer Mündung über Ventilscheiben abdeckbar sind. Innerhalb des Kolbenventils ist der Kolbenkörper dann gemeinsam mit den Ventilscheiben axial zwischen Stützscheiben platziert.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schwingungsdämpfer oder ein Kolbenventil für einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, über welche jeweils bei der Serienfertigung des Schwingungsdämpfers Dämpfkraftstreuungen gemindert werden können.
Diese Aufgabe wird zum einen durch die Gestaltung eines Schwingungsdämpfers entsprechend der technischen Lehre des nebengeordneten Anspruchs 1 gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers geht zudem aus Anspruch 6 hervor. Zum anderen erfolgt eine Lösung der vorgenannten Aufgabe durch die Ausführung eines Kolbenventils entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 7, wobei vorteilhafte Weiterbildungen aus den folgenden, abhängigen Ansprüchen 8 bis 10 hervorgehen.
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 1 umfasst ein Schwingungsdämpfer eine Kolbenstange, welche unter Ausbildung einer Anlageschulter in einen Kolbenstangenzapfen übergeht und dabei an diesem Kolbenstangenzapfen ein Kolbenventil führt. Das Kolbenventil ist dann gegen die Anlageschulter der Kolbenstange vorgespannt. Im Sinne der Erfindung ist der Kolbenstangenzapfen dabei an einem axialen Ende der Kolbenstange ausgestaltet und seitens des axialen Endes mit einem Außengewinde versehen, auf welchem eine Befestigungsmutter mit einem Innengewinde aufgesetzt werden kann, um das Kolbenventil gegen die Anlageschulter vorspannen zu können. Die Anlageschulter wird dabei durch einen Absatz definiert, über welchen sich die Kolben- Stange von einem vorherigen Außendurchmesser auf den Außendurchmesser des Kolbenstangenzapfens reduziert. Insofern liegt die Anlageschulter als im Wesentlichen axiale, ringförmige Anlagefläche für das Kolbenventil vor.
Erfindungsgemäß ist mit„axial" eine Orientierung in Richtung einer Längsmittelachse der Kolbenstange bzw. des Kolbenventils zu verstehen. Hingegen meint„radial" eine Orientierung in Richtung eines Radius der Kolbenstange bzw. des Kolbenventils.
Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des nebengeordneten Anspruchs 1 umfasst die Erfindung nun die technische Lehre, dass axial zwischen der Anlageschulter der Kolbenstange und dem Kolbenventil eine Ausgleichsscheibe aufgesetzt ist, welche im Vergleich zu der Kolbenstange und/oder einer unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils aus einem Material mit einer geringeren Streckgrenze hergestellt ist. Mit anderen Worten ist also in axialer Richtung zwischen der Anlageschulter der Kolbenstange und dem Kolbenventil eine Ausgleichsscheibe vorgesehen, deren Material hinsichtlich der Streckgrenze schwächer ist als das Material der Kolbenstange und/oder das Material einer unmittelbar hierauf folgenden Komponente des Kolbenventils.
Eine derartige Ausgestaltung eines Schwingungsdämpfers hat dabei den Vorteil, dass in der Serienproduktion des Schwingungsdämpfers Dämpfkraftstreuungen gemindert werden können, welche ihre Ursache in fertigungsbedingten Formabweichungen der Anlageschulter haben. Denn idealerweise beträgt ein durch den Kolbenstangenzapfen und die Anlageschulter aufgespannter Winkel genau 90°, wobei toleranzbedingt Abweichungen von diesem Idealwinkel auftreten können. Dabei hat ein Winkel > 90° den Nachteil, dass bei Vorspannung des Kolbenventils gegen die Anlageschulter hohe Spannungen im Auflagebereich des Kolbenventils an der Anlageschulter und in der Folge Setzverluste auftreten. Hingegen führt ein Winkel < 90° zu einer erhöhten Ver- spannung des Kolbenventils, insbesondere von dessen Ventilscheiben, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Kolbenventils führen kann. In beiden Fällen weicht dabei die Dämpfkraft von einer gewünschten Dämpfkraft beim Idealwinkel 90° ab, was in der Serienproduktion zu abweichenden Dämpfkräften zwischen den gefertigten Schwingungsdämpfern führt. Wird nun, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Ausgleichsscheibe aus einem Material mit geringerer Streckgrenze zwischen Anlageschulter und Kolbenventil vorgesehen, so legt sich diese Ausgleichsscheibe formschlüssig an die Anlageschulter und ggf. auch an das unmittelbar folgende Bauteil des Kolbenventils an, wenn eine über der Streckgrenze der Ausgleichsscheibe liegenden Verspannung vorgenommen wird. Die Ausgleichsscheibe gleicht also die vorgenannte, toleranzbedingte Winkelabweichung der Anlageschulter aus.
Im Unterschied dazu ist das Kolbenventil im Falle der DE 10 2010 040 458 A1 unmittelbar gegen die Anlageschulter der Kolbenstange vorgespannt, so dass bei Abweichung des zwischen der Anlageschulter und dem Kolbenstangenzapfen aufgespannten Winkels vom Idealwinkel (90°) die vorgenannten Probleme auftreten können. Insofern würden nicht zu vermeidende, toleranzbedingte Formabweichungen der Anlageschulter zu Dämpfkraftstreuungen in der Serienproduktion führen.
Erfindungsgemäß ist unter der„Streckgrenze" insbesondere eine Fließgrenze eines Materials in Druck- und/oder Zugrichtung zu verstehen. Es handelt sich hierbei also um eine bei Zug- und/oder Druckbeanspruchung auftretende Spannung, ab welcher eine plastische Verformung des Materials einsetzt. Darüber hinaus kann das Material der Ausgleichsscheibe aber hinsichtlich seiner Fließgrenze generell schwächer ausgeführt sein als das der Kolbenstange und/oder das der benachbart liegende Komponente des Kolbenventils. In diesem Fall wären also auch eine Biegegrenze und eine Torsionsgrenze des Materials der Ausgleichsscheibe geringer als die des Materials der Kolbenstange und/oder des Materials der unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils.
Im Sinne der Erfindung ist die Streckgrenze des Materials der Ausgleichsscheibe zumindest geringer gewählt, als die des Materials der Kolbenstange, sie kann aber gleichzeitig auch geringer sein, als eine Streckgrenze des Materials der unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils. Wesentlich ist dabei aber das Verhältnis zu dem Material der Kolbenstange und hierbei zumindest dem im Bereich der Anlageschulter gewählten Material der Kolbenstange, da ansonsten ein plastisches, formschlüssiges Anlegen der Ausgleichsscheibe an die Anlageschulter unter Ausgleich von deren Formab- weichungen unmöglich wird. Wird die Streckgrenze des Materials der Ausgleichsscheibe dann zudem geringer gewählt, als die des Materials der unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils, so wird das formschlüssige Anlegen der Ausgleichsscheibe noch verbessert.
Bevorzugt wird ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer nun montiert, indem zunächst die Ausgleichsscheibe und zumindest die unmittelbar hierauf folgende Komponente des Kolbenventils auf den Kolbenstangenzapfen der Kolbenstange gegen die Anlageschulter aufgeschoben und anschließend mit einer Vorlast gegen die Anlageschulter gespannt werden. Dabei liegt diese Vorlast oberhalb einer späteren Montage- Vorspannkraft. Im Anschluss daran wird dann das gesamte Kolbenventil unter Vorspannung mit der Montage-Vorspannkraft auf dem Kolbenstangenzapfen befestigt. Im Sinne der Erfindung ist also zumindest die unmittelbar auf die Ausgleichsscheibe folgende Komponente des Kolbenventils bei Vorspannen mit der Vorlast auf den Kolbenstangenzapfen aufgeschoben und wird im Folgenden gemeinsam mit der Ausgleichsscheibe gegen die Anlageschulter vorgespannt. Es können bei diesem Vorspannen aber auch schon mehrere Komponenten des Kolbenventils oder auch das komplette Ventil auf dem Zapfen angeordnet sein. Ferner erfolgt die spätere Vorspannung und Befestigung des Kolbenventils auf dem Kolbenstangenzapfen mit der Montage- Vorspannkraft insbesondere mithilfe einer Befestigungsmutter, welche hierzu mit einem Innengewinde auf einem Außengewinde des Kolbenstangenzapfens geführt ist.
Alternativ oder auch ergänzend zu der technischen Lehre des nebengeordneten Anspruchs 1 erfolgt zudem eine Lösung der Aufgabe durch Ausgestaltung eines Kolbenventils entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 7. Demnach umfasst ein Kolbenventil für einen Schwingungsdämpfer einen Kolbenkörper, welcher axial zwischen Stützscheiben platziert ist. Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 umfasst die Erfindung zudem die technische Lehre, dass zumindest eine der Stützscheiben auf einer dem Kolbenkörper zugewandten, axialen Seite zumindest abschnittsweise konkav gewölbt ausgeführt ist, während der Kolbenkörper an je einer dieser zumindest einen Stützscheibe zugewandten axialen Seite zumindest abschnittsweise konvex gewölbt gestaltet ist. Mit anderen Worten ist also zumindest eine der Stützscheiben auf Seiten des Kolbenkörpers mit einer konkaven Wölbung ausgestattet, welche sich in radialer Richtung zumindest über einen Teil dieser Stützscheibe erstreckt. Ebenso verfügt der Kolbenkörper auf einer dieser zumindest einen Stützscheibe zugewandten Seite über eine Wölbung, wobei diese Wölbung allerdings konvex gestaltet ist und sich zumindest über einen Teil der radialen Erstreckung des Kolbenkörpers zieht.
Eine derartige Ausgestaltung eines Kolbenventils hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der durch die Wölbungen der mindestens einen Stützscheibe und des Kolbenkörpers definierten Schirmungen eine Vorspannung zwischenliegender Ventilscheiben gegen einen Ventilsitz am Kolbenkörper erhöht wird. Aufgrund dieser höheren Vorspannung der Ventilscheiben können dann in Serienproduktion Dämpfkraftstreuungen zwischen den einzelnen gefertigten Kolbenventilen und damit auch den Schwingungsdämpfern vermieden werden.
Entsprechend dem Stand der Technik sind hingegen die Stützscheiben und auch der Kolbenkörper des Kolbenventils mit in radialer Richtung geradlinig verlaufenden Flächen ausgeführt. In der Folge wird aufgrund der Formgebung der Stützscheiben und des Kolbenkörpers keine Steigerung einer Vorspannung der Ventilscheiben an einen am Kolbenkörper ausgestalteten Ventilsitz hervorgerufen, so dass es bei Serienproduktion des Kolbenventils zu unzureichenden Vorspannungen der Ventilscheiben und damit Dämpfkraftstreuungen kommen kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Kolbenkörper mit mindestens einer Durchtrittsöffnung axial durchsetzt, welche an je einer Mündung über mindestens eine Ventilscheibe abgedeckt werden kann. Mittels einer derartigen Ausgestaltung eines Kolbenventils kann das Strömen eines Dämpfmediums, insbesondere in Form von Hydraulikflüssigkeit, beeinflusst werden.
Eine Kombination der technischen Lehren der nebengeordneten Ansprüche 1 und 7 kann nun stattfinden, indem als Kolbenventil ein Kolbenventil gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7 bei einem Schwingungsdämpfer gemäß dem nebengeordneten Anspruch 1 zur Anwendung kommt. Insofern verfügt dieser Schwingungsdämpfer über eine zwischen Anlageschulter und Kolbenventil sitzende Ausgleichsscheibe, sowie im Bereich seines Kolbenventils über zumindest eine gewölbte Stützscheibe und einen gewölbt ausgeführten Kolbenkörper.
Alternativ zu der Anwendung eines Kolbenventils gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7 kann ein Kolbenventil des Schwingungsdämpfers aber auch derartig gestaltet sein, dass es einen Kolbenkörper umfasst, welcher mit mindestens einer Durchtrittsöffnung axial durchsetzt ist. Dabei ist die mindestens eine Durchtrittsöffnung an je einer Mündung über mindestens eine Ventilscheibe abdeckbar, wobei der Kolbenkörper und die mindestens eine Ventilscheibe zwischen Stützscheiben auf dem Kolbenstangenzapfen platziert sind. In diesem Fall sind die Stützscheiben und der Kolbenkörper des Kolbenventils ohne Wölbungen ausgeführt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Durchtrittsöffnung an je einer Mündung über ein Ventilscheibenpaket abdeckbar, es sind also im Bereich der Mündung der mindestens einen Durchtrittsöffnung mehrere axial aufeinander folgende Ventilscheiben vorgesehen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung liegt die mindestens eine Ventilscheibe auf einer dem Kolbenkörper abgewandt liegenden Seite an einer Zwischenscheibe an, welche sich radial über einen Teil der mindestens einen Ventilscheibe erstreckt. Mit Hilfe dieser Zwischenscheibe kann dabei ein definiertes Abknicken der mindestens einen Ventilscheibe realisiert werden, wobei im Falle eines Ventilscheibenpakets die zum Kolbenkörper axial außenliegende Ventilscheibe des Pakets an dieser Zwischenscheibe anliegt.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils eines Schwingungsdämpfers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, gezeigt im Bereich eines Kolbenventils;
Fig. 2 eine Ansicht eines Details Z aus Fig. 1 ; und
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Schwingungsdämpfers im Bereich eines Kolbenventils, welches entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung realisiert ist.
Aus Fig. 1 geht eine Schnittansicht eines Teils eines Schwingungsdämpfers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, welcher im Bereich eines Kolbenventils 1 dargestellt ist. Dabei ist ein Teil einer Kolbenstange 2 des
Schwingungsdämpfers zu erkennen, welche sich an dem dargestellten axialen Ende über einen Absatz 3 in ihrem Außendurchmesser auf einen Kolbenstangenzapfen 4 reduziert. An diesem Kolbenstangenzapfen 4 trägt die Kolbenstange 2 das Kolbenventil 1 , welches dabei über eine Befestigungsmutter 5 gegen eine Anlageschulter 6 der Kolbenstange 2 vorgespannt ist. Diese Anlageschulter 6 wird dabei durch den Absatz 3 definiert und liegt als im Wesentlichen axial orientierte, ringförmige Anlagefläche vor.
Die Befestigungsmutter 5 ist mit einem - vorliegend nicht weiter zu sehenden - Innengewinde auf einem korrespondierenden Außengewinde des Kolbenstangenzapfens 4 aufgesetzt und spannt das Kolbenventil gegen die Anlageschulter 6 vor. Das Kolbenventil setzt sich dabei aus mehreren Komponenten in Form eines Kolbenkörpers 7, Ventilscheibenpaketen 8 und 9, zugehörigen Zwischenscheiben 10 und 1 1 und zwei Stützscheiben 12 und 13 zusammen.
Wie aus Fig. 1 des Weiteren zu erkennen ist, führt der Kolbenkörper 7 dabei an einem Außendurchmesser eine Dichtung 14, über welche der Kolbenkörper 7 mit einem umliegenden - vorliegend nicht weiter dargestellten - Zylinderrohr des Schwingungsdämpfers in Kontakt steht und die einer Abdichtung eines Spalts zwischen Kolbenkörper 7 und Zylinderrohr dient. Ferner ist der Kolbenkörper 7 mit mehreren Durchtrittsöffnungen axial durchsetzt, von welchen in der Schnittebene in Fig. 1 nur eine Durchtrittsöffnung 15 zu sehen ist und die einen Übergang eines Dämpfmediums zwischen durch den Kolbenkörper 7 voneinander getrennten Räumen des Schwingungsdämpfers ermöglichen.
Im Zuge von Ein- und Ausfahrbewegungen der Kolbenstange 2 und damit auch des Kolbenkörpers 7 findet eine Verdrängung des Dämpfmediums zwischen den getrennten Räumen des Schwingungsdämpfers statt, wobei das Dämpfmedium dabei durch die Durchtrittsöffnungen 15 des Kolbenkörpers 7 von dem einen in den jeweils anderen Raum verdrängt wird. Dabei sind die Durchtrittsöffnungen im Bereich ihrer zu je einer axialen Seite des Kolbenkörpers 7 hin orientierten Mündungen über das dort jeweils liegende Ventilscheibenpaket 8 bzw. 9 abgedeckt. Im Falle einer Mündung 1 6 der Durchtrittsöffnung 15 ist dies das Ventilscheibenpaket 9.
Dabei wird die jeweilige Mündung erst ab Erreichen eines gewissen Drucks in der zugehörigen Durchtrittsöffnungen freigegeben, welcher ausreicht, um das jeweilige Ventilscheibenpaket 8 bzw. 9 von einem zugehörigen Ventilsitz 17 bzw. 18 abzuheben. Die Ventilscheibenpakete 8 und 9 beeinflussen also das Strömen des Dämpfmediums über die Durchtrittsöffnungen und setzen diesem einen Widerstand entgegen.
Ein definiertes Abknicken der einzelnen Ventilscheiben der Ventilscheibenpakete 8 und 9 wird dabei durch die je zugehörige Zwischenscheibe 10 bzw. 1 1 realisiert, welche dazu mit der äußersten Ventilscheibe des jeweiligen Ventilscheibenpakets 8 bzw. 9 axial in Kontakt steht und radial bis dahin mit den Ventilscheiben überdeckt, ab wo das Abknicken stattfinden soll.
Die Ausgestaltung des Absatzes 3 der Kolbenstange 2 und damit die Definition der Anlageschulter 6 ist allerdings fertigungsbedingten Toleranzen unterworfen, welche in der Serienproduktion des Schwingungsdämpfers Formabweichungen der Anlageschulter 6 zur Folge haben kann. Insbesondere kann dabei ein Winkel α Abweichungen aufweisen, welcher, wie anhand des Details Z in Fig. 2 dargestellt, durch einen Außendurchmesser 19 des Kolbenstangenzapfens 4 und die Anlageschulter 6 aufgespannt wird. Idealerweise beträgt dieser Winkel α dabei genau 90°, wodurch eine genau axial orien- tierte Anlagefläche für das Kolbenventil 1 definiert wird. Im Zuge der toleranzbedingten Formabweichungen kann der Winkel α allerdings auch größer oder kleiner als 90° sein, was im erstgenannten Fall in Setzverlusten und im zweitgenannten Fall in einer erhöhten Verspannung der Ventilscheibenpakete 8 und 9 resultieren würde.
Um die vorgenannten, toleranzbedingten Formabweichungen der Anlageschulter 6 nun ausgleichen zu können, weist der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer als Besonderheit eine Ausgleichsscheibe 20 auf, welche axial zwischen dem Kolbenventil 1 und der Anlageschulter 6 auf dem Kolbenstangenzapfen 4 aufgesetzt ist. Dabei ist diese Ausgleichsscheibe 20 aus einem Material hergestellt, welches eine geringere Streckgrenze als das Material der Kolbenstange 2 und auch der unmittelbar benachbart liegenden Komponente des Kolbenventils 1 in Form der Stützscheibe 12 aufweist. In der Folge verformt sich die Ausgleichsscheibe 20 bei Aufbringen einer definierten Vorlast plastisch und legt sich formschlüssig an die Anlageschulter 6 und die Stützscheibe 12 an, wodurch Formabweichungen ausgeglichen werden.
Zur Montage des Kolbenventils 1 auf der Kolbenstange 2 werden dazu zunächst die Ausgleichsscheibe 20 und die Stützscheibe 12 auf den Kolbenstangenzapfen 4 aufgeschoben und im Folgenden mit der Vorlast gegen die Anlageschulter 6 vorgespannt, so dass die besagte plastische Verformung der Ausgleichsscheibe 20 auftritt. Im Folgenden werden dann auch die verbleibenden Komponenten des Kolbenventils 1 auf den Kolbenstangenzapfen 4 geführt und mittels der Befestigungsmutter 5 unter Aufbringen einer Montage-Vorspannkraft, d. h. mit einem definierten Anziehdrehmoment der Mutter, gegen die Anlageschulter 6 vorgespannt, wobei diese Montage-Vorspannkraft niedriger ist, als die Vorlast zur plastischen Verformung der Ausgleichsscheibe 20.
Aus Fig. 3 geht eine Schnittansicht eines Teils eines Schwingungsdämpfers im Bereich eines Kolbenventils 21 hervor, welches entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung realisiert ist. Dieses Kolbenventil 21 umfasst dabei einen Kolbenkörper 22, welcher - vorliegend nicht weiter zu sehen - mit mindestens einer Durchtrittsöffnung axial durchsetzt ist. Eine Mündung dieser Durchtrittsöffnung wird dabei über ein Ventilscheibenpaket 23 abgedeckt, welches gegen einen zugehörigen Ventilsitz 24 des Kolbenkörpers 22 vorgespannt ist. Das Ventilscheibenpaket 23 gibt die jeweilige Mündung der jeweiligen Durchtrittsöffnung ab Erreichen eines bestimmen Drucks in der Durchtrittsöffnung frei, wobei ein definiertes Abknicken der Ventilscheiben des Ventilscheibenpakets 23 über eine axial benachbart liegende Zwischenscheibe 25 dargestellt wird. Dabei erstreckt sich diese Zwischenscheibe 25 radial bis auf das Maß, ab welchem das gewünschte Abknicken der Ventilscheiben des Ventilscheibenpakets 23 stattfinden soll.
Bevorzugt ist auf der entgegengesetzten, vorliegend nicht in Fig. 3 dargestellten axialen Seite des Kolbenkörpers 22 ebenfalls ein entsprechendes Ventilscheibenpaket, sowie eine zugehörige Zwischenscheibe vorgesehen. Sämtliche der somit vorgesehenen Komponenten werden axial zwischen zwei Stützscheiben aufgenommen, von welchen vorliegend nur die Stützscheibe 26 in Fig. 3 zu sehen ist.
Um nun eine Vorspannung der Ventilscheiben des Ventilscheibenpakets 23 gegen den Ventilsitz 24 zu erhöhen und damit die Gefahr von Dämpfkraftstreuungen in der Serienproduktion des Kolbenventils 21 zu vermindern, sind die Stützscheibe 26 und der Kolbenkörper 22 auf einander zugewandten Seiten 27 und 28 mit Wölbungen 29 bzw. 30 ausgestattet. Dabei erstreckt sich die konkav gestaltete Wölbung 29 ausgehend von einem Innendurchmesser der Stützscheibe 26 radial über einen Teil der Seite 27, während die konvex gestaltete Wölbung 30 über die gesamte radiale Erstreckung der Seite 28 des Kolbenkörpers 22 vollzogen ist. Da in der Folge auch Anlageflächen für die Ventilscheiben des Ventilscheibenpakets 23 und der Zwischenscheibe 25 nicht axial, sondern gewölbt gestaltet sind, wird die Vorspannung der Ventilscheiben des Ventilscheibenpakets 23 gegen den Ventilsitz 24 im Endeffekt erhöht.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Schwingungsdämpfers bzw. eines Kolbenventils können in der Folge Dämpfkraftstreuungen in der Serienproduktion deutlich vermindert werden. Bezuqszeichen
Kolbenventil
Kolbenstange
Absatz
Kolbenstangenzapfen
Befestigungsmutter
Anlageschulter
Kolbenkörper
Ventilscheibenpaket
Ventilscheibenpaket
Zwischenscheibe
Zwischenscheibe
Stützscheibe
Stützscheibe
Dichtung
Durchtrittsöffnung
Mündung
Ventilsitz
Ventilsitz
Außendurchmesser
Ausgleichsscheibe
Kolbenventil
Kolbenkörper
Ventilscheibenpaket
Ventilsitz
Zwischenscheibe
Stützscheibe
Seite
Seite
Wölbung
Wölbung α Winkel

Claims

Patentansprüche
1 . Schwingungsdämpfer, umfassend eine Kolbenstange (2), welche unter Ausbildung einer Anlageschulter (6) in einen Kolbenstangenzapfen (4) übergeht und an diesem Kolbenstangenzapfen (4) ein Kolbenventil (1 ) führt, das gegen die Anlageschulter (6) der Kolbenstange (2) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen der Anlageschulter (6) und dem Kolbenventil (1 ) eine Ausgleichsscheibe (20) aufgesetzt ist, welche im Vergleich zu der Kolbenstange (2) und/oder einer unmittelbar folgenden Komponente des Kolbenventils (1 ) aus einem Material mit einer geringeren Streckgrenze hergestellt ist.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenventil (1 ) einen Kolbenkörper (7) umfasst, welcher mit mindestens einer Durchtrittsöffnung (15) axial durchsetzt ist, wobei die mindestens eine Durchtrittsöffnung (15) an je einer Mündung (1 6) über mindestens eine Ventilscheibe abdeckbar ist, und wobei der Kolbenkörper (7) und die mindestens eine Ventilscheibe zwischen Stützscheiben (12, 13) auf dem Kolbenstangenzapfen (4) platziert sind.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung (15) an je einer Mündung (16) über ein Ventilscheibenpaket (9) abdeckbar ist.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ventilscheibe auf einer dem Kolbenkörper (7) abgewandt liegenden Seite an einer Zwischenscheibe (10; 1 1 ) anliegt, welche sich radial über einen Teil der mindestens einen Ventilscheibe erstreckt.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenventil ein Kolbenventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10 ist.
6. Verfahren zur Montage eines Schwingungsdämpfers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zunächst die Ausgleichsscheibe (20) und zumindest die unmittelbar hierauf folgende Komponente des Kolbenventils (1 ) auf den Kolbenstangenzapfen (4) der Kolbenstange (2) gegen die Anlageschulter (6) aufgeschoben und anschließend mit einer Vorlast gegen die Anlageschulter (6) gespannt werden, welche oberhalb einer späteren Montage- Vorspannkraft liegt, und wobei das komplette Kolbenventil (1 ) im Folgenden unter Vorspannung mit der Montage- Vorspannkraft auf dem Kolbenstangenzapfen (4) befestigt wird.
7. Kolbenventil (21 ) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Kolbenkörper (22), welcher axial zwischen Stützscheiben (26) platziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Stützscheiben (26) auf je einer dem Kolbenkörper (22) zugewandten, axialen Seite (27) zumindest abschnittsweise konkav gewölbt ausgeführt ist, während der Kolbenkörper (22) an je einer dieser zumindest einen Stützscheibe (26) zugwandten axialen Seite (28) zumindest abschnittsweise konvex gewölbt gestaltet ist.
8. Kolbenventil (21 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (22) mit mindestens einer Durchtrittsöffnung axial durchsetzt ist, welche an je einer Mündung über mindestens eine Ventilscheibe abdeckbar ist.
9. Kolbenventil (21 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung an zumindest einer Mündung über ein Ventilscheibenpaket (23) abdeckbar ist.
10. Kolbenventil (21 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ventilscheibe auf einer dem Kolbenkörper (22) abgewandt liegenden Seite an einer Zwischenscheibe (25) anliegt, welche sich radial über einen Teil der mindestens einen Ventilscheibe erstreckt.
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