Steueranordnunq für eine frequenzabhänqiqe Dämpfventileinrichtunq eines Schwinqunqsdämpfers, sowie Verfahren zur plastischen Verformung des Topfbodens der Steueranordnunq.
Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für eine Dämpfventileinrichtung eines Schwingungsdämpfers mit einer frequenzabhängigen Dämpfkraftkennlinie, gemäß Patentanspruch 1 .
Die Aufgabe eines Schwingungsdämpfers in einem Kraftfahrzeug ist es die von dem unebenen Straßenbelag angeregten Schwingungen zu dämpfen. Dabei muss stets ein Kompromiss zwischen der Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort gefunden werden. Ein Schwingungsdämpfer, dessen Dämpfventileinrichtung hart abgestimmt ist und eine hohe Dämpfkraftkennlinie aufweist ist optimal für eine hohe Fahrsicherheit. Soll ein hoher Komfortanspruch erfüllt werden, so soll die Dämpfventileinrichtung möglichst weich abgestimmt werden. Bei einem Schwingungsdämpfer mit einer konventionellen, nicht elektronisch mit Hilfe eines Aktuators verstellbaren Dämpfventileinrichtung kann dieser Kompromiss nur sehr schwer gefunden werden.
Aus dem Stand der Technik sind Dämpfventileinrichtungen mit einer frequenzabhängigen Dämpfkraftkennlinie bekannt, welche mit einer zusätzlichen elektronischen und/oder Mechanischen Steuerung ausgerüstet sind und in Abhängigkeit von einer Einfederungs- und/oder Ausfederungsfrequenz des Schwingungsdämpfers eine zusätzliche Dämpfventileinrichtung zuschalten oder abschalten.
Beispielhaft dafür können die DE 44 41 047 C1 , US 2006 28 36 75 A oder die US 49 53 671 A genannt werden.
Es sind ebenfalls Lösungen bekannt, eine an der Kolbenstange, koaxial zu dem Dämpfkolben angebrachte Steueranordnung aufweisen, umfassend einen Steuertopf, sowie einen im Steuertopf angeordneten axial verschiebbaren Steuerkolben. Der Steuerkolben begrenzt axial einen im Steuertopf eingeschlossenen Steuerraum, welcher über eine Zulaufverbindung mit der Dämpfventileinrichtung verbunden ist. Zwischen dem Steuerkolben und dem Dämpfventil ist ein Federelement angeordnet,
welcher eine Federkraft in den Steuerkolben einerseits und in das Dämpfventil andererseits axial einleitet. Wird der Steuerraum mit Dämpffluid befüllt, so verschiebt sich der Steuerkolben in Richtung Dämpfventil und erhöht über das Federelement den Anpressdruck der Ventilscheiben des Dämpfventils, was die Dämpfkraft erhöht.
Alle bekannten Dämpfventileinrichtungen zeichnen sich jedoch durch eine hohe Komplexität aus, unter Anderem da diese eine hohe Abstimmungsgenauigkeit erfordern. Insbesondere ist es schwierig bei diesen Schwingungsdämpfern die weiche und die harte Dämpfkraftkennlinie ohne zusätzliche Steuerung einzustellen. Man könnte zwar beispielsweise die weiche Dämpfkraftkennlinie durch das Hinzufügen von zusätzlichen Abstandelementen zwischen dem Steuerkolben und dem Topfboden des Steuertopfes definieren, dazu müsste die Steueranordnung jedoch bei der Abstimmung der erforderlichen weichen Dämpfkraftkennlinie unter Umständen mehrmals in Einzelteile zerlegt und wieder zusammengefügt werden, wodurch die meist sehr straff geplanten Taktzeiten in der Fertigung nicht einhaltbar wären.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute und kostengünstige Steueranordnung für eine Dämpfventileinrichtung mit einer frequenzabhängigen Dämpfkraftkennlinie anzugeben, welche eine einfache Einstellung der Dämpfkraftkennlinie ermöglicht. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es ein Verfahren zur einfachen und kostengünstigen Einstellung der Dämpfkraftkennlinie anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch eine Dämpfventileinrichtung mit Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Figuren, sowie in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist die axiale Position des Anschlags in der Steueranordnung durch eine plastische Verformung des Topfbodens eingestellt, wobei der Topfboden einen, durch die plastische Verformung hergestellten Verformungsabschnitt mit einer Mulde aufweist, welche die Führungsbuchse abschnittsweise aufnimmt, und wobei der Querschnitt der Mulde dem äußeren Querschnitt eines in der Mulde aufgenommenen Abschnitts der Führungsbuchse entspricht.
Vorteilhafter Weise umfasst die Steueranordnung einen Dichtring, welcher den Steuerkolben gegenüber der Topfwand des Steuertopfes abdichtet. Dadurch wird die Gefahr einer Streuung in der Dämpfkennlinie minimiert, welche durch eventuelle unkontrollierte Bypässe zwischen dem Steuerkolben und der Topfwand entstehen könnte.
Es kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Steueranordnung eine Stützscheibe aufweist, welche an die Federanordnung axial angrenzend angebracht ist und die Federanordnung axial abstützt. Die Federanordnung kann jedoch auch beispielsweise direkt an einer Ventilscheibe eines angrenzend angeordneten Dämpfkolbens des Schwingungsdämpfers.
Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Steueranordnung eine Distanzscheibe auf, welche zwischen dem Steuerkolben und der Federanordnung angebracht ist und die zweite axiale Endposition des Steuerkolbens definiert. Die zweite axiale Endposition des Steuerkolbens in der Steueranordnung kann dabei beispielsweise durch eine plastische Verformung der Distanzscheibe eingestellt sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Federanordnung mindestens ein Federelement umfassen, welches als eine Spiralfeder, eine Rohrfeder, ein Federteller oder eine Federscheibe ausgeführt sein kann. Üblicherweise umfasst die Federanordnung mindestens zwei Federelemente. Zwischen den Federelementen kann mindestens ein ringförmiges Distanzelement angeordnet sein, wobei die axiale Erstreckung des Distanzelementes die Vorspannung der Federanordnung beeinflusst.
Die plastische Verformung des Topfbodens des Steuertopfes zur Einstellung der axialen Position des Anschlags, welcher die weiche Dämpf kraftkennlinie definiert, erfolgt vorteilhafter Weise durch ein Verfahren, welches zumindest folgende Schritte umfasst:
Fixieren der Steueranordnung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil einer Fixiereinrichtung, wobei die Steueranordnung als eine Baueinheit, umfassend zumindest die Führungsbuchse und den Steuertopf zwischen dem ersten
Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet und unter Einleitung einer Fixierkraft verspannt ist, wobei die Führungsbuchse und der Steuertopf, bezogen auf eine Längsachse der Steueranordnung koaxial zueinander angeordnet sind,
plastisches Verformen des Topfbodens des Steuertopfes in Richtung zur Führungsbuchse mit Hilfe eines Verformungswerkzeugs, wobei das Verformungswerkzeug mit dessen einem Anlageabschnitt an dem Topfboden zur Anlage kommt und parallel zu der Längsachse der Steueranordnung einen definierten Weg in Richtung zur Führungsbuchse ausführt und eine definierte, in Richtung zur Führungsbuchse gerichtete Kraft in den Topfboden einleitet, wodurch sich dieser plastisch verformt, wobei die Führungsbuchse den Topfboden an der von dem Verformungswerkzeug abgewandten Seite axial abstützt und als ein Widerlager für das Verformungswerkzeug dient.
Vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der Anlageabschnitt des Verformungswerkzeugs eine Ausnehmung aufweist, wobei der Querschnitt der Ausnehmung im Wesentlichen dem äußeren Querschnitt des Abschnitts der Führungsbuchse entspricht. Dadurch wird eine radiale Ausdehnung der durch das Verformungswerkzeug in den Topfboden eingeleiteten Kraft minimiert. Ein Schirmen oder ein Verbiegen des Gehäuses wird dadurch verhindert und der Topfboden wird an der Verformungsstelle zwischen dem Verformungswerkzeug und der Führungshülse eingeschert. Diese Art der plastischen Verformung zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus, da eine Rückfederung des Topfbodens somit nahezu vollständig verhindert wird. Das ermöglicht eine sehr genaue Einstellung der axialen Position des Anschlages innerhalb der Steueranordnung.
Die plastische Verformung des Topfbodens, kann nach dem Zusammenbau der Steueranordnung erfolgen. Somit kann vorteilhafter Weise auf das Hinzufügen von zusätzlichen Abstandelementen zwischen dem Steuerkolben und dem Topfboden des Steuertopfes verzichtet und die weiche Dämpfkraftkennlinie durch die Herstellung eines Anschlages definierter Höhe in bereits montiertem Zustand der Steueranordnung eingestellt werden.
Gemäß folgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden:
Es zeigt:
Fig. 1 : eine Schnittdarstellung einer Dämpfventileinrichtung mit einer Steueranordnung gemäß Patentanspruch 1 ;
Fig. 2: eine Prinzipdarstellung einer Steueranordnung
gemäß Patentanspruch 1 vor der plastischen Verformung des Topfbodens;
Fig. 3 eine eine Prinzipdarstellung einer Steueranordnung gemäß Patentanspruch 1 nach der plastischen Verformung des Topfbodens.
Die Fig. 1 zeigt eine in einem Querschnitt dargestellte Dämpfventileinrichtung 2 mit einer Steueranordnung 1 gemäß Patentanspruch 1 . Die Dämpfventileinrichtung 2 umfasst einen Dämpfkolben 25 und die Steueranordnung 1 , welche koaxial zueinander an einem Kolbenstangenzapfen einer Kolbenstange angebracht und durch eine Befestigungsmutter an der Kolbenstange axial gesichert sind.
Der Dämpfkolben 25 umfasst mindestens eine Ventilscheibe 26, welche einen in dem Kolben ausgeführten ersten Fluidkanal 27 axial abdeckt. Die Dämpfventileinrichtung 2 ist üblicherweise in einem mit einem Dämpffluid gefüllten, hier nicht dargestellten Zylinder eines Schwingungsdämpfers angeordnet und teilt diesen in einem kol- benstangenseitigen Arbeitsraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum auf. Bei einer Federungsbewegung des Schwingungsdämpfers wird das Dämpffluid durch den ersten Fluidkanal 27 gedrängt. Dieser Dämpffluidfluss wird dann durch die Ventilscheibe 26 bedämpft, wobei die Dämpfkraft zumindest teilweise von der Federelastizität der Ventilscheibe 26 abhängt.
Die Steueranordnung 1 ist koaxial zu dem Dämpfkolben 25 angeordnet.
Diese umfasst einen Steuertopf 3 mit einer zylinderförmigen Topfwand 4 und einem scheibenförmigen, an der Topfwand 4 angrenzend angeordneten Topfboden 5, sowie einen im Steuertopf 3 angeordneten axial verschiebbaren Steuerkolben 6, welcher durch den Dichtring 15 gegenüber der Topfwand 4 abgedichtet ist. Der Steuerkolben 6 begrenzt axial einen im Steuertopf 3 eingeschlossenen Steuerraum 7, welcher über einen zweiten Fluidkanal 28 mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
des Zylinders verbunden ist. Zwischen dem Steuerkolben 6 und dem Dämpfkolben 25 ist eine Federanordnung 10 angeordnet, welche eine Federkraft einerseits in den Steuerkolben 6 und andererseits in die Ventilscheibe 26 des Dämpfkolbens 25 axial einleitet. Wird der Steuerraum 7 mit Dämpffluid befüllt, so verschiebt sich der Steuerkolben in Richtung Dämpfventil und erhöht über das Federelement 10 den Anpressdruck der Ventilscheiben 26 des Dämpfkolbens 25, was die Dämpfkraft erhöht. Die in der Fig. 1 dargestellte Federanordnung 10 umfasst mehrere Federelemente 18, 19, wobei zwischen den Federelementen 18, 19 ein ringförmiges Distanzelement 20 angeordnet ist. Zwischen dem Federelement 18 und der Ventilscheibe 26 ist eine Stützscheibe 1 6 angeordnet. Diese ist an der Oberfläche der Führungsbuchse 8 axial verschiebbar. Die Führungsbuchse 8 weist an deren dem Dämpfkolben 25 zugewandten Ende eine radiale Durchmesservergrößerung auf, welche den Verschiebeweg der Stützhülse 1 6 in Richtung des Dämpfkolbens 25 axial begrenzt.
Der Topfboden 5 des Steuertopfes 3 bietet einen axialen Anschlag 1 1 für den Steuerkolben 6 an, welcher eine erste axiale Position des Steuerkolbens 6 in der Steueranordnung 1 definiert.
Zwischen dem Steuerkolben 6 und der Federanordnung 10 ist eine Distanzscheibe angeordnet, zum axialen Begrenzen des axialen Verschiebewegs des Steuerkolbens 6 in Richtung der Federanordnung 10. Die Distanzscheibe 17 definiert somit eine zweite axiale Endposition des Steuerkolbens 6 in der Steueranordnung 1 .
Die Fig. 2 und Fig. 3 zeigen das Verfahren zur Verformung des Topfbodens 5 des Steuertopfes 3 der Steueranordnung 1 .
Die Fig. 2 zeigt die Steueranordnung 1 , wobei diese zwischen einem ersten Bauteil 22 und einem zweiten Bauteil 23 einer Fixiereinrichtung 21 fixiert ist. Die in den Fig. 2 und 3 jeweils dargestellte Steueranordnung 1 umfasst alle Bauteile gemäß Fig. 1 . Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Steueranordnung 1 als eine Baueinheit, umfassend zumindest die Führungsbuchse 8 und den Steuertopf 3 zwischen
dem ersten Bauteil 22 und dem zweiten Bauteil 23 anzuordnen und unter Einleitung einer Fixierkraft F2; F3 zu verspannen.
Die Führungsbuchse 8 und der Steuertopf 3, sind bezogen auf eine Längsachse A der Steueranordnung 1 koaxial zueinander angeordnet. Dabei kommt die Führungsbuchse 8 mit deren Endabschnitt 14 axial an dem Topfboden 5 zur Anlage.
Darüber hinaus zeigen die Fig. 2 und 3 ein Verformungswerkzeug 24 mit einem Anlageabschnitt 29, welcher an der, der Führungsbuchse gegenüberliegenden Seite des Topfbodens 5 des Steuertopfes 3 zur Anlage kommt, wobei die Führungsbuchse 8 den Topfboden 5 an der von dem Verformungswerkzeug 24 abgewandten Seite axial abstützt und als ein Widerlager für das Verformungswerkzeug 24 dient.
Der genaue Ablauf des Verfahrens zum plastischen Verformen des Topfbodens 5 des Steuertopfes 3 ist aus der Zusammenschau der Fig. 2 und 3 entnehmbar.
Dabei führt das Verformungswerkzeug 24 einen definierten Weg parallel zu der Längsachse A der Steueranordnung 1 in Richtung zur Führungsbuchse 8 aus und leitet eine definierte, in Richtung zur Führungsbuchse 8 gerichtete Kraft F4 in den Topfboden 5 ein. Dadurch wird der Topfboden 5 plastisch verformt.
Der Anlageabschnitt 29 des Verformungswerkzeugs 24 weist eine Ausnehmung 30 auf, wobei der Querschnitt der Ausnehmung 30 im Wesentlichen dem äußeren Querschnitt des Abschnitts 14 der Führungsbuchse 8 entspricht.
Dadurch wird eine radiale Ausdehnung der durch das Verformungswerkzeug 24 in den Topfboden 5 eingeleiteten Kraft F3 minimiert. Ein Schirmen oder ein Verbiegen des Steuertopfes 3 wird dadurch verhindert und der Topfboden 5 wird an der Verformungsstelle zwischen dem Verformungswerkzeug 24 und der Führungshülse 8 eingeschert. Diese Art der plastischen Verformung zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus, da eine Rückfederung des Topfbodens 5 somit nahezu vollständig verhindert wird. Das ermöglicht eine sehr genaue Einstellung der axialen Position des Anschlages 14 innerhalb der Steueranordnung 1 .
Bezuqszeichen
1 Steueranordnung
Dämpfventileinrichtung
Steuertopf
Topfwand
Topfboden
6 Steuerkolben
Steuerraum
Führungsbuchse
9 äußere Oberfläche der Führungsbuchse
10 Federanordnung
1 1 Anschlag
12 Verformungsabschnitt
13 Mulde
14 Abschnitt der Führungsbuchse
15 Dichtring
1 6 Stützscheibe
17 Distanzscheibe
18 Federelement
19 Federelement
20 Distanzelement
21 Fixiereinrichtung
22 erstes Bauteil der Fixiereinrichtung
23 zweites Bauteil der Fixiereinrichtung
24 Verformungswerkzeug
25 Dämpfkolben
26 Ventilscheibe
27 erster Fluidkanal
28 zweiter Fluidkanal
29 Anlageabschintt
30 Ausnehmung
A Längsachse der Steueranordnung
F1 Federkraft
F2 Fixierkraft
F3 Fixierkraft
F4 Kraft