DE4314519A1 - Absperrventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 41 14 305 ist eine Absperrventileinrichtung be­ kannt, die auch nach Überführen des Magnetankers in die Öff­ nungsstellung erst dann von einer harten auf eine weiche Dämpfkrafteinstellung umschaltet, wenn ein bestimmter Druck im Hochdruckteil unterschritten wird. Bei Fahrzeugen, die eine besonders weiche Komfortdämpfkennlinie besitzen, traten wäh­ rend der Versuchsreihe unangenehme Schallgeräusche auf, die mit einer unzulässigen Schwankung der Dämpfkraftkennlinie einhergingen. Trotz der Öffnungsstellung des Magnetankers wurden vereinzelt Dämpfkraftspitzen im Kraft-Geschwindig­ keitsdiagramm eines mit einer entsprechenden Absperrventil­ einrichtung ausgerüsteten Schwingungsdämpfers gemessen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schaltge­ räusche, die Schwankungen der Dämpfkrafteinstellung bzw. Dämpfkraftspitzen der Absperrventilbaugruppe auszuschalten, die sich bei einer ausgeprägt komfortablen Dämpfkrafteinstel­ lung ergeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die gezielte Abstimmung der Hubwege kann der Absperr­ ventilkörper soweit öffnen, daß die weiche Kennlinie sicher eingehalten wird. Die gemessenen Dämpfkraftspitzen bleiben aus, da der Steuerkammerabfluß völlig geöffnet und damit der Magnetanker auch druckausgeglichen bleibt. Wird der Steuerkammerabfluß nämlich durch das plötzliche Abheben des Absperrventileinrichtung gegen die weiche Druckfeder aufgrund der hydraulischen Kräfte in der Hochdruckteilstrecke auch nur kurzfristig unterbrochen, so ist der Magnetanker nicht mehr hydraulisch ausgeglichen und der Magnetanker drückt den Ab­ sperrventilkörper mit grober Geschwindigkeit auf den Absperr­ ventilsitz.

Zur Einengung der Dämpfkraftkennlinientoleranzen ist vorgese­ hen, daß der Steuerkammerabfluß in seinem Querschnitt derart bemessen ist, daß er einen ungedrosselten Abfluß aus der Steuerkammer ermöglicht. Mit dieser vorteilhaften Maßnahme wird die Dämpfkraftkennlinie nur noch von der Druckfeder und dem Abhubweg des Absperrventilkörpers bestimmt.

In einer Ausführungsvariante begrenzt ein Anschlagring inner­ halb der Absperrventileinrichtung den Absperrkörperabhubweg. Der Anschlagring stellt ein sehr einfaches und billiges Ein­ zelteil dar. Gleichzeitig kann die Ringwandung des Absperr­ ventilkörpers verringert werden oder gar ganz entfallen, so daß das Teil sintertechnisch einfacher zu fertigen ist.

Der Anschlagring ist vorteilhafterweise als Winkelring ausge­ führt. Damit vereinfacht sich die Geometrie des topfförmigen Einsatzes im Bereich der Dichtung zur Trennplatte. Bei einer alternativen Ausführungsform weist der Absperrventilkörper eine Ringwandung auf, deren Höhe derart ausgelegt ist, daß die Ringwandung bei Erreichen der maximalen Absperrventilkörper­ lage an der Trennplatte zur Anlage kommt. Diese Problemlösung hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Teile zur Anwendung kommen und somit der Einfluß der Einzeltoleranzen reduziert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Variante kommt eine Druckfeder zum Einsatz, deren Federweg kleiner ist als der Magnetanker­ hubweg.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer mit Bypass und Absperrventil im Bypass;

Fig. 2-4 Ausführungsbeispiele der Absperrventileinrichtung.

In Fig. 1 ist der Zylinder eines Schwingungsdämpfers mit 1 bezeichnet, die Kolbenstange mit 3. Der Zylinder ist nach un­ ten durch einen Boden 5 abgeschlossen. 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 Kol­ benventilanordnung 11 befestigt. Das untere Ende des Zylin­ ders 1 ist durch eine Bodenplatte 13 mit einer Bodenventilan­ ordnung 15 abgeschlossen. Der Zylinder 1 ist von einem Behäl­ terrohr 17 umhüllt. Zwischen dem Behälterrohr 17 und dem Zy­ linder 1 ist ein Ringraum 19 gebildet, der eine Ausgleichs­ kammer 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 Ausgleichskam­ mer 19 ist bis zu dem Niveau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 19 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit der zweiten Arbeitskammer 21b in Verbindung steht. An diese Hoch­ druckteilstrecke schließt sich eine seitlich an dem Behälter­ rohr 17 angebaute Absperrventileinrichtung 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 Arbeitskammer 21a abbauen kann, solange die Absperrventilein­ richtung 27 geschlossen ist. Wenn die Absperrventileinrich­ tung 27 geöffnet ist, so flieht gleichzeitig Flüssigkeit von der oberen Arbeitskammer 21b durch die Hochdruckteilstrecke 23 und die Absperrventileinrichtung 27 in die Ausgleichskam­ mer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstange 3 ist also davon abhängig, ob die Absperrventileinrichtung 27 offen oder geschlossen ist.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 21a ein Überdruck. Flüs­ sigkeit kann von der unteren Arbeitskammer 21a durch die Kol­ benventilanordnung 11 nach oben in die obere Arbeitskammer 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen in­ nerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanordnung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrie­ ben. In der oberen Arbeitskammer 21b tritt, da der Durchfluß­ widerstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflußwiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein steigender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöff­ neter Absperrventileinrichtung 27 durch die Hochdruckteil­ strecke 23 wiederum in den Ausgleichsraum 19 überfließen. Dies bedeutet, daß bei geöffneter Absperrventileinrichtung 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakte­ ristik hat, wenn die Absperrventileinrichtung 27 geöffnet ist und eine härtere Charakteristik, wenn die Absperrventilein­ richtung geschlossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kol­ benstange. 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 Ausgleichs­ raum 19. An die Hochdruckteilstrecke 23 schließt sich ein Zentralkanal 29 an, welcher der Absperrventileinrichtung 27 angehört. In dem oberen Ende des Zentralkanals 27 ist ein Ab­ sperrventilsitz 31 ausgebildet. Auf dem Absperrventilsitz 31 liegt als Absperrventilkörper eine starre Absperrventilplatte 33 auf. Die Absperrventilplatte befindet sich in ihrer Absperrstellung. Die Verbindung zwischen dem Zentralkanal 29 und dem Ausgleichsraum 19 über Bohrungen 35 ist im wesentlichen geschlossen. Die Absperrventilplatte 33 ist durch eine Schraubendruckfeder 37 in Richtung auf den Ab­ sperrventilsitz 31 hin vorgespannt, die an einer Trennplat­ te 39 abgestützt ist.

In der Absperrventileinrichtung 27 ist ein Magnetanker 41 konzentrisch zu dem Zentralkanal 29 angeordnet. Dieser Magnet­ anker ist durch eine Magnetanker-Vorspannfeder 43 nach unten in Richtung auf die Absperrventilplatte 33 vorgespannt 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 Zwischenkörperbaugruppe 45, 47 angeordnet. Die Zwischen­ körperbaugruppe 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 Zusatzabflußventilkörper 47 und der Absperr­ ventilplatte 33 ausgebildeten Raum 49. Durchbohrungen 47a des Zusatzabflußventilkörper 47 und 45a des Steuerkammerabfluß­ ventilkörper 45, die Durchbohrung 41a des Magnetankers 41, die Federkammer 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 bezeichnet. 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 Ein­ satz 51 untergebracht, welcher die Bohrung 35 aufweist und nach unten einen Rohrstutzen 51a aufweist. Dieser Rohrstutzen bildet den Zentralkanal 29 und ist durch eine Dichtung 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 Rohrstutzen 55 bildet eine Niederdruckteil­ strecke 23a des Bypasses. Die Hochdruckteilstrecke 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 Gehäu­ seteilen eine Baueinheit bilden kann.

Im unbestromten Magnetzustand liegt der Steuerkammerabfluß­ ventilkörper 45 in der dargestellten Absperrstellung mit seinem Konus 45b auf einer den Steuerkammerabflußventilsitz bildenden Ringzone 47b des Zusatzabflußventilkörpers 47 auf. Eine Schraubendruckfeder 57 spannt den Steuerkammerabflußven­ tilkörper 45 in Richtung des Abhebens vom Steuerkammerabfluß­ sitz 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 Steuerkammerabflußven­ tils 45, 47b am Steuerkammerabflußventilkörper 45 an und hält diesen entgegen der Kraft der Feder 57 in seiner Absperrstel­ lung. Der in der Steuerkammer 50 herrschende Druck wird über in den Magnetanker 41 ausgebildete Kanäle im wesentlichen an die gesamte Rückseite 45c des Steuerkammerabflußventilkör­ per 45 weitergegeben. Da der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dem Druck P in der Steuerkammer 50 eine größere Beaufschla­ gungsfläche 45c bietet als der Zusatzabflußventilkörper 47 im Bereich des Raumes 49, übt der Druck P in der Steuerkammer 50 auf die Zwischenkörperbaugruppe 45, 47 eine nach unten ge­ richtete hydraulische Schließkraft aus. In dieser Stellung steht für den Magnetanker 41 der maximale Hubweg hs zur Ver­ fügung. Ebenso ist der Abstand a zwischen dem Absperrventil­ körper 33 und einem Winkelring 59a am größten, der über eine Stirnfläche 61 einen Anschlag bildet.

Wird die Magnetwicklung 44 infolge eines Öffnungsbefehls von der äußeren Signalquelle mit Strom beschickt und infolge des­ sen der Magnetanker 41 vom Steuerkammerabflußventilkörper 45 abgehoben, so daß er den gesamten Hubweg hs zurücklegt, so verbleibt der Steuerkammerabflußventilkörper 45 dann weiterhin in seiner Absperrstellung, wenn der in der Steuerkammer 50 herrschende Druck P größer ist als ein vorbestimmter Grenz­ wert 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 Grenz­ wert P_G infolge Kleinerwerdens des Drucks im Zentralkanal 29, so wird der Steuerkammerabflußventilkörper 45 aufgrund der nun überwiegenden Federkraft der Feder 57 vom Steuerkammerabfluß­ ventilsitz 47b abgehoben. Nunmehr kann Dämpfungsflüssigkeit zwischen Steuerkammerabflußventilkörper 45 und Steuerkammer­ abflußventilsitz 47b hindurch zum Ausgleichsraum 19 hin flie­ ßen. 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 voll­ ständig freigegeben wird. Bei hohen Durchflußraten wird durch den an der Bohrung 45a auftretenden Druckabfall eine in Rich­ tung auf die Öffnung eines Zusatzabflußventils 47, 63 hin ge­ richtete Kraft auf den Zusatzabflußventilkörper 47 ausgeübte Kraft, so öffnet das Zusatzabflußventil 47, 63. Das Absperr­ ventil 33, 31 wirkt nunmehr in Verbindung mit der Feder 37 als ein normales federbelastetes Dämpfungsventil.

Bei der Abhubbewegung des Absperrventilkörpers 33 kann dieser trotz des plötzlichen Druckabfalls im Steuerraum 50 nicht ge­ gen die weiche Feder 37 "durchschlagen", sondern der Winkel­ ring 59a beschränkt den Abhubweg auf den Abstand a. Der Hub­ weg hs des Magnetankers 41 ist immer um ein definiertes Maß größer, so daß das Steuerkammerabflußventil 45, 47b stets so weit durch die Feder 57 geöffnet ist, daß der Steuerkammerab­ flußventilkörper 45 am Magnetanker 41 anliegt und der Steuerkammerabfluß des Steuerkammerabflußventils 45, 47b ma­ ximal ist.

Der Abfluß des Zusatzabflußventils 47, 61a bringt keine zu­ sätzlichen Dämpfkräfte zum Absperrventil 33, 31, so daß eine Serienstreuung der Dämpfkraft auf uns übliche Toleranzmaße reduziert ist.

In der Fig. 3 wird der Abstand a durch die Höhe der Ringwan­ dung 33a des Absperrventilkörpers 33 zur Trennplatte 39 be­ stimmt. Bei dieser Ausführung kann ein Winkelring 59a entfal­ len und man erspart sich den kleinen Toleranzeinfluß aus der Bauhöhe des Zwischenringes.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das als Anschlag­ ring einen geschlitzten Spannring 59b aufweist. Der Spann­ ring 59b geht mit dem topfförmigen Einsatz 51 eine leichte Preßpassung ein und fixiert sich dadurch. Ansonsten entspricht der Spannring 59b in seiner Funktion dem Winkelring 59a der Fig. 2.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Blocklänge, oder umgekehrt den Federweg, der Feder 37 so festzulegen, daß der Abstand a von der Feder 37 bestimmt wird.

Claims (6)

1. Absperrventileinrichtung zwischen zwei Teilstrecken einer Fluidenverbindung, welche zwei Fluidenkammern eines Schwingungsdämpfers miteinander verbindet, wobei die Ab­ sperrventileinrichtung mit mindestens einem eine Hoch­ druckteilstrecke und eine Niederdruckteilstrecke trennenden Absperrventil und dieses mit einem Absperrkörper durch eine äußere Steuerung über einen Magnetanker und eine Magnet­ spule, die durch eine Trennplatte gegenüber dem Absperr­ ventil geschützt ist, zwischen einer Absperr- und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, wobei eine erste von der Hochdruckteilstrecke beaufschlagte Seite des Absperrven­ tilkörpers gegen einen Absperrventilsitz, der Bestandteil eines topfförmigen Einsatzes ist, mittels einer Druckfeder elastisch andrückbar ist, daß weiter eine von dieser ersten Seite abgelegene zweite Seite des Absperrventilkörpers an eine Steuerkammer angrenzend von dem Fluidendruck in dieser Kammer beaufschlagt ist, daß weiter die Steuerkammer über eine den Absperrventilkörper überbrückende Drosselstrecke angeschlossen ist, daß weiter die Steuerkammer über einen Steuerkammerabfluß mit der Niederdruckteilstrecke in Ver­ bindung steht, wobei in dem Steuerkammerabfluß ein Steuer­ kammerabflußventil mit einem Steuerkammerabflußventilsitz vorgesehen ist, wobei der Steuerkammerventilsitz an einem Zusatzabflußventilkörper ausgebildet ist, welcher zusammen mit einem an dem Absperrventilkörper ausgebildeten Zusatz­ abflußventilsitz einen zusätzlichen Steuerkammerabfluß der Steuerkammer bildet und daß zwischen dem Steuerkammerabflußventilkörper und dem Zusatzabflußventil­ körper eine Schraubendruckfeder angeordnet ist, welche den Steuerkammerabflußventilkörper in Richtung es Abhebens von dem Steuerkammerabflußventilsitz des Zusatzabflußventil­ körpers vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Magnetankerhubweg (hs) größer ist, als der maximale Ab­ sperrkörperabhubweg (a), so daß bei maximalen Magnetanker­ abhubweg der zusätzliche Steuerkammerabfluß (37b) zwischen dem Steuerkammerabflußventilkörper (45) und dem Zusatzab­ flußventilkörper (47) völlig geöffnet ist.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkammerabfluß (37b) in seinem Querschnitt derart bemessen ist, daß er einen ungedrosselten Abfluß aus der Steuerkammer (50) ermöglicht.

3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagring (59a/b) innerhalb des Absperrventils (27) den Absperrkörperabhubweg (a) begrenzt.

4. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring als ein Winkelring (59a) ausgeführt ist, der zwischen dem topfförmigen Einsatz (51) und der Trenn­ platte (39) verspannt ist.

5. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrventilkörper (33) eine Ringwandung aufweist, deren Höhe derart ausgelegt ist, daß die Ringwandung bei Erreichen der maximalen Absperrventilkörperhublage an der Trennplatte (39) zur Anlage kommt.

6. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (37) einen kleineren Federungsweg besitzt als der Magnetankerhubweg (hs).