DE19729289A1

DE19729289A1 - Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19729289A1
Application number: DE1997129289
Authority: DE
Inventors: Willi Wortmann; Holger Kirchner
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: DE19729289B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein mit einer Kol benstange verbundener Kolben einen mit Durchtrittskanälen versehenen Ventil körper bildet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum unterteilt und ein das ein- bzw. ausfahrende Kolbenstangenvolumen kompen sierender, zumindest teilweise mit Gas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist, während Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind und das Dämpfventil wenigstens ein einerseits mit den Durchtrittskanälen des Ventilkörpers und andererseits mit einer starren Scheibe zusammenwirkendes Federblatt aufweist.

Derartige Dämpfventile sind beispielsweise durch die DE 43 15 457 A1 bekannt. Hierbei sind die mit den Durchtrittskanälen zusammenwirkenden Federblätter vorgespannt auf dem Ventilkörper befestigt und werden von einer starren ebenfalls fest eingespannten Stützscheibe abgedeckt, während diese Stütz scheibe den Öffnungshub der Federblätter begrenzt. Die Vorspannung der Federblätter erfolgt durch entsprechende Formgebung des vom Kolben gebilde ten Ventilkörpers, dessen zentrale Einspannfläche mit axialem Abstand zu der äußeren ringförmigen Auflagekante angeordnet ist, wodurch ein die Vor spannung bewirkendes Durchschirmen der Federblätter bei deren Montage er zielt wird. Ferner zeigt der Stoßdämpferkolben entsprechend der DE 37 01 557 A1 Dämpfventile mit Federblättern, die zusammen mit der Stützscheibe mittig fest eingespannt sind. Im Bereich des Außendurchmessers wird das Federblatt, bzw. werden die Federblätter von Tellerfedern gegen die Auflagekante gedrückt. Bei derartigen Schwingungsdämpfern ist es nachteilig, daß die vorgespannten Dämpfventile, insbesondere bei degressiv ausgelegten Dämpfkraftkennlinien eine relativ rauhe und laute Funktion des Schwingungsdämpfers bewirken.

Der für die Fahrzeuge gewünschte hohe Komfort wird im wesentlichen von der Dämpfung und er Reibung der Schwingungsdämpfer beeinflußt. Diese Komfort wünsche in Kombination mit der benötigten Aufbaudämpfung führen sehr oft zu degressiven Kennlinien. Gerade dies führt zu den vorbeschriebenen bekannten Dämpfventilkonstruktionen, bei denen relativ weiche Federblätter oder Ventil federn stark vorgespannt werden und damit der nachteilige rauhere Lauf ent steht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und einen Schwingungsdämpfer für hohe Komfort wünsche zu schaffen, der eine wesentlich ruhigere Arbeitsweise gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die starre Scheibe von einer Ventilfeder beaufschlagt und mittels einer zentralen Führung axial an geordnet ist, während die Kraft der Ventilfeder bei nicht geöffnetem Dämpfventil von der starren Scheibe im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt oder die Federblätter und gegebenenfalls über einen oder mehrere Distanzringe mittig auf den Ventilkörper übertragen wird. Diese zentrale Abstützung der Ven tilfeder ermöglicht es, das Federblatt oder die Federblätter entweder vor spannungslos oder mit sehr geringer oder mit negativer Vorspannung auf dem Ventilkörper zu befestigen, wodurch das mit der ringförmigen Auflage des Ven tilkörpers zusammenwirkende Federblatt mit wesentlich niederer Geschwindig keit als bei einem stark vorgespannten Ventil arbeitet und dementsprechend weniger Geräusche verursacht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die starre Scheibe mit einer naben förmigen zentralen Führung auf einer Hülse gleitend angeordnet, wobei diese Hülse das Befestigungsteil für den beispielsweise vom Kolben gebildeten Ven tilkörper, das Federblatt bzw. die Federblätter und die möglicherweise vorhan denen Distanzringe bildet. Somit hat diese Hülse eine Doppelfunktion, nämlich Befestigung des Kolbens mit den Federblättern auf dem Kolbenstangenzapfen und Führungselement für die starre Scheibe.

Zur Verringerung der Reibung und der Klebeeffekte zwischen dem an der star ren Scheibe anliegenden Federblatt ist die starre Scheibe mit einer zum Feder blatt offenen Ringnut versehen. Eine vorteilhafte Ausführungsform wird, wie die Erfindung zeigt, dadurch erhalten, daß die Ventilfeder als Schraubendruckfeder ausgebildet und von einer Kolbenmutter vorgespannt ist, während die starre Scheibe eine Federzentrierung für die Schraubendruckfeder aufweist.

Bei einer weiteren Ausführung ist die Ventilfeder durch eine oder mehrere Fe derscheiben gebildet, die mittig eingespannt sind und im Bereich des Außen durchmessers mit einer Steuerkante der starren Scheibe zusammenwirkend an geordnet sind. Erfindungsgemäß wird der Durchmesser der Steuerkante ent sprechend der gewünschten bzw. geforderten Öffnungskraft des Dämpfventils gewählt.

Die Vorspannung der Ventilfeder wird bei diesen Konstruktionen bei nicht wirk samem Dämpfventil von der starren Scheibe auf den zentralen Bereich der Fe derblätter übertragen, so daß bei einsetzender Dämpfung das Ventil wesentlich weicher und daher reibungsärmer und leiser arbeitet. Dies wird entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung unterstützt, wenn das Federblatt eine oder mehrere Bohrungen aufweist, die den Durchtrittskanal hydraulisch mit der in der starren Scheibe angeordneten Ringnut verbindet. Ferner kann die starre Schei be im Bereich der Ringnut eine oder mehrere Durchlaßöffnungen aufweisen, welche den von den Federscheiben begrenzten Raum mit der Ringnut hydrau lisch verbinden. Damit wird ein Druckausgleich zwischen den beidseitig in der starren Scheibe gebildeten Räumen geschaffen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Dämpfventils ist die Steuerkan te der starren Scheibe mit radial verlaufenden Nuten Versehen, wodurch der von den Federscheiben begrenzte Raum der starren Scheibe mit einem Arbeitsraum in Verbindung steht. Ein sehr genau definierter Voröffnungsquerschnitt wird ge schaffen, wenn die Bohrungen im Federblatt, die Durchlaßöffnungen in der star ren Scheibe und die Nuten in der Steuerkante durch entsprechende Bemessung der jeweiligen Querschnitte den ständig geöffneten Durchtrittsquerschnitt zwi schen dem Durchtrittskanal und einem Arbeitsraum bilden.

Die vorstehend beanspruchten Dämpfventile sind für Ein- und Zweirohrschwin gungsdämpfer geeignet und können sowohl für Kolben-Dämpfventile als auch für Bodenventile angewendet werden. Ebenso beschränkt sich deren Ausbil dung nicht auf die beanspruchten Merkmale, denn es sind weitgehende Ab wandlungen und Kombinationen mit an sich bekannten Merkmalen möglich. Bei spielsweise können zwischen den Federscheiben Distanzscheiben angeordnet werden um bestimmte Abknickdurchmesser zu erhalten.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfol gend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Dämpfventil für die Zugdämpfung als Kolbenventil eines Zweirohr schwingungsdämpfers;

Fig. 2 ein Dämpfventil mit abgewandelter starren Scheibe;

Fig. 3 ein mit Dämpfventilen versehener Kolben eines Einrohrschwingungs dämpfers.

Der in Fig. 1 gezeigte Kolben 2 eines Zweirohrschwingungsdämpfers ist auf dem Kolbenstangenzapfen 8 einer Kolbenstange 1 befestigt und bildet den Ventilkörper 19 für das der Zugdämpfung zugeordnete Dämpfventil und ein beim Druckhub öffnendes Rückschlagventil, welches an sich bekannt ist und nicht näher beschrieben wird. Im Kolben 2 münden die Durchtrittskanäle 20 in einen Ringraum, welcher von einem Federblatt 4 abgedeckt ist, wobei zwischen dem Federblatt 4 und der Nabe des Kolbens 2 Distanzringe 3 vorgesehen sind, wäh rend der Kolben 2 zusammen mit den Distanzringen 3 und dem Federblatt 4 mittels einer Schraubhülse 6 fest auf dem Kolbenstangenzapfen 8 und somit fest auf der Kolbenstange 1 verbunden ist. Eine starre Scheibe 5 ist axial beweglich auf der Hülse 6 geführt, während eine von einer Schraubendruckfeder 21 gebil dete Ventilfeder 7 mit dem einen Ende durch eine nabenförmige Führung 22 auf der starren Scheibe 5 zentriert ist und mit dem anderen Ende mittels einer Kol benmutter 9 vorgespannt wird, wobei die Kraft der Schraubendruckfeder 21 bei nicht betätigtem Dämpfventil im Bereich der zentralen Öffnung über das Feder blatt 4 und die Distanzringe 3 mittig auf den Kolben 2 wirkt. Das Federblatt 4 ist somit bei unaktiviertem Dämpfventil der Bereich des äußeren Durchmessers weitgehend frei von der Kraft der Ventilfeder 7. Dementsprechend ist die Berüh rung des Federblatts 4 auf der Kolbenoberfläche bzw. der ringförmigen Auflage beim Öffnen und Schließen des Dämpfventils reibungs- und geräuscharm.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die starre Scheibe 5 eine zum Federblatt 4 offene Ringnut 18 besitzt, wodurch die Reibung und der Klebeeffekt zwischen dem Fe derblatt 4 und der starren Scheibe 5 wesentlich verringert wird. Ferner ist der vom Kolben 2 gebildete Ventilkörper 19 am Innen- und Außendurchmesser im Bereich des Federblatts 4 eben ausgebildet, so daß bei vorspannungslosem Einbau des ebenen Federblatts 4 die Distanzringe entfallen können.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anwendung der Dämpfventile für einen Einrohr schwingungsdämpfer bildet der mit der Kolbenstange 1 verbundene Kolben 2 den Ventilkörper 19 sowohl für das der Zugrichtung als auch für das der Druck richtung zugeordnete Dämpfventil. Die beiden Dämpfventile sind annähernd gleich aufgebaut, deshalb wird nachfolgend vorwiegend das der Druckdämpfung zugeordnete Dämpfventil beschrieben. Als Ventilfeder 7 sind bei dieser Ausfüh rungsform Federscheiben 23 angeordnet, die zentral von Abstandsringen 16 vorgespannt werden und die Federkraft über eine Steuerkante 13 auf die starre Scheibe 5 übertragen. Bei der Montage wird zunächst eine Anschlagscheibe 11 auf den Kolbenstangenzapfen 8 aufgebracht, die sich auf einer am Übergang von der Kolbenstange 1 zum Kolbenstangenzapfen 8 gebildeten Schulter ab stützt. Nacheinander werden Abstandsringe 16, die Federscheiben 23, die Hül se 6 mit der darauf axial beweglichen starren Scheibe 5, das Federblatt 4, ge gebenenfalls der Distanzring 3 oder eine Distanzscheibe, der den Ventilkörper 19 bildende Kolben 2 und dann spiegelbildlich die Ventilteile des Zugdämpf ventils auf den Kolbenstangenzapfen 8 gefädelt. Mit der Kolbenmutter 9 werden diese Teile axial verspannt, wobei jeweils die starre Scheibe 5 entgegen der Kraft der Federscheiben 23 axial beweglich auf der Hülse 6 angeordnet ist und die Ventilfederkraft im Bereich der zentralen Bohrung auf den Ventilkörper 19 überträgt. Durch eine oder mehrere Bohrungen 17 im Federblatt 4 wird ein Druckausgleich zwischen dem Durchtrittskanal 20 und der in der starren Schei be 5 befindlichen Ringnut 18 geschaffen. Mit Durchlaßöffnungen 15 in der star ren Scheibe 5 wird die Ringnut 18 hydraulisch mit dem von den Federscheiben begrenzten Raum 24 verbunden. Ferner sind in der Steuerkante 13 radial ver laufende Nuten 14 vorgesehen. Durch entsprechende Bemessung der Bohrun gen 17, der Durchlaßöffnungen 15 und der radial verlaufenden Nuten 14 wird ein ständig geöffneter und zwischen den vom Kolben 2 getrennten Arbeitsräu men wirkender Voröffnungsquerschnitt geschaffen.

Auch bei der Konstruktion der Dämpfventile entsprechend Fig. 3 besteht eine weitgehende Freizügigkeit hinsichtlich der Anordnung, der Anzahl und Ausbil dung der Federscheiben 23, je nach gewünschter Dämpfkennlinie. So kann auf einfache Weise mit relativ weichen aber stark vorgespannten Federscheiben 23 eine bei höheren Kolbengeschwindigkeiten gewünschte degressive Dämpfungs kennlinie erzeugt werden.

Alle in den Figuren gezeigten Dämpfventilkonstruktionen können mit einem oder mit mehreren Federblättern ausgeführt werden, wobei diese entweder ohne Vorspannung, mit geringer Vorspannung oder mit negativer Vorspannung mit der ringförmigen Anlagefläche des Ventilkörpers zusammenwirken. Auch be schränkt sich die erfindungsgemäße Dämpfventilkonstruktion nicht auf die An ordnung auf einem Kolben, denn sie ist auch bei Bodenventilen, bei Bypaßventi len oder bei mit der Kolbenstangenführung kombinierten Dämpfeinrichtungen anwendbar.

Bezugszeichenliste

1

Kolbenstange

2

Kolben

3

Distanzring

4

Federblatt

5

starre Scheibe

6

Hülse

7

Ventilfeder

8

Kolbenstangenzapfen

9

Kolbenmutter

10

Zylinder

11

Anschlagscheibe

12

Spalt

13

Steuerkante

14

Radialnut

15

Durchlaßöffnung

16

Abstandsring

17

Bohrung

18

Ringnut

19

Ventilkörper

20

Durchtrittskanal

21

Schraubendruckfeder

22

zentrale Führung

23

Federscheiben

24

Raum

Claims

1. Dämpfventil für einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, insbe sondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben einen mit Durchtrittskanälen versehenen Ventilkörper bildet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders in einen kolben stangenseitigen Arbeitsraum und einen unteren Arbeitsraum unterteilt und ein das ein- bzw. ausfahrende Kolbenstangenvolumen kompensierender, zu mindest teilweise mit Gas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist, während Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung vorgesehen sind und das Dämpfventil wenigstens ein einerseits mit den Durchtrittskanälen des Ventil körpers und andererseits mit einer starren Scheibe zusammenwirkendes Fe derblatt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Scheibe (5) von einer Ventilfeder (7) beaufschlagt und mittels einer zentralen Führung (22) axial beweglich angeordnet ist, während die Kraft der Ventilfeder (7) bei unaktiviertem Dämpfventil von der starren Schei be (5) im Bereich der zentralen Öffnung über das Federblatt oder die Feder blätter (4) und gegebenenfalls über einen oder mehrere Distanzringe (3) mit tig auf den Ventilkörper (19) übertragen wird.

2. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Scheibe (5) mit einer nabenförmigen zentralen Führung (22) auf einer Hülse (6) gleitend angeordnet ist, wobei diese Hülse (6) das Be festigungsteil für den vom Kolben (2) gebildeten Ventilkörper (19), das Fe derblatt bzw. die Federblätter (4) und die möglicherweise vorhandenen Distanzringe (3) bildet.

3. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Scheibe (5) eine zum Federblatt (4) offene Ringnut (18) auf weist.

4. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (7) als Schraubendruckfeder (21) ausgebildet und von ei ner Kolbenmutter (9) vorgespannt ist, während die starre Scheibe (5) eine Federzentrierung für die Schraubendruckfeder (21) aufweist.

5. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (7) durch eine oder mehrere Federscheiben (23) gebildet ist, die mittig eingespannt und im Bereich des Außendurchmessers mit einer Steuerkante (13) der starren Scheibe (5) zusammenwirkend angeordnet sind.

6. Dämpfventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Steuerkante (13) entsprechend der gewünschten bzw. geforderten Öffnungskraft des Dämpfventils gewählt ist.

7. Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt (4) eine oder mehrere Bohrungen (17) aufweist, die den Durchtrittskanal (2) hydraulisch mit der in der starren Scheibe (5) angeordne ten Ringnut (18) verbindet.

8. Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Scheibe (5) im Bereich der Ringnut (18) eine oder mehrere Durchlaßöffnungen (15) aufweist, welche den von den Federscheiben (23) begrenzten Raum (24) mit der Ringnut (18) hydraulisch verbinden.

9. Dämpfventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (13) der starren Scheibe (5) mit radial verlaufenden Nu ten (14) versehen ist, wodurch der Raum (24) mit einem Arbeitsraum in Ver bindung steht.