-
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer, gemäß Patentanspruch 1.
-
Bei einem konventionellen Schwingungsdämpfer besteht das Problem der Bandbreite zwischen der kleinsten weichsten und der größten härtesten Dämpfkraft. Beispielsweise bei nur gering beladenen Fahrzeugen ist die Dämpfkraft häufig zu groß, da auch diese beherrschbar sein müssen. Darüber hinaus sollte aus Komfortgründen die Dämpfung so ausgelegt sein, dass Schwingungen mit einer kleinen Amplitude und einer hohen Frequenz möglichst wenig bedämpft werden, was eine hohe Dämpfkraft und eine sehr weiche Dämpfkennlinie erfordert, wobei die Schwingungen mit einer niedrigen Frequenz, aus Sicherheitsgründen möglichst stark bedämpft werden sollen, was einer möglichst hohen Dämpfkraft und einer harten Dämpfkennlinie entspricht. Es muss also stets ein Kompromiss zwischen der Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort gefunden werden. Ein Schwingungsdämpfer, dessen Dämpfventilanordnung hart abgestimmt ist und eine hohe Dämpfkraftkennlinie aufweist ist optimal für eine hohe Fahrsicherheit. Soll ein hoher Komfortanspruch erfüllt werden, so soll die Dämpfventilanordnung möglichst weich abgestimmt werden. Bei einem Schwingungsdämpfer mit einer konventionellen, nicht elektronisch mit Hilfe eines Aktuators verstellbaren Dämpfventilanordnung kann dieser Kompromiss nur sehr schwer gefunden werden.
-
Aus der
DE 10 2010 002 937 B3 ist beispielsweise ein Schwingungsdämpfer mit einer Hubabhängiger Dämpfkraft bekannt, welcher eine hohe Dämpfkraftspreizung aufweist. Dieser Schwingungsdämpfer umfasst einen Hauptkolben, welcher mit einer Kolbenstange fest verbunden ist, sowie eine Steueranordnung, welche ein zweiteiliges Gehäuse umfasst. Die beiden Gehäusebauteile sind koaxial zu dem Hauptkolben an der Kolbenstange angeordnet und durch ein Federelement mit einer Federkraft beaufschlagt, wobei das eine Gehäusebauteil relativ zu dem anderen Gehäusebauteil axial beweglich ist und sich an der Ventilscheibe des Hauptkolbens abstützt. Das Federelement ist zwischen den Gehäusebauteilen angeordnet, stützt sich an dem einen Gehäusebauteil axial ab und spannt das andere Gehäusebauteil in Richtung Hauptkolben vor. Der Schwingungsdämpfer gemäß
DE 10 2010 002 937 B3 löst jedoch nicht das vorstehend beschriebene Komfortproblem, da dieser rein amplitudenabhängig wirkt und zwar nur wenn sich der Hauptkolben im Bereich eines in der Zylinderwand ausgeführten axialen Bypasses befindet.
-
Aus dem Stand der Technik sind Dämpfventilanordnungen 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 Dämpfventilanordnung zuschalten oder abschalten.
-
-
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 Dämpfventilanordnung 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 Dämpfmedium 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 Dämpfventilanordnungen 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.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Dämpfventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer anzugeben, welcher bei einer hohen Schwingungsfrequenz eine niedrige Dämpfkraft und bei einer niedrigen Schwingungsfrequenz eine hohe Dämpfkraft bereitstellt.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Dämpfventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in der Figur, sowie in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Somit umfasst die Steueranordnung einen innerhalb des Gehäuses angeordneten, bezogen auf eine Längsachse der Kolbenstange axial beweglichen Steuerkolben, und ein erstes Federelement, wobei das erste Federelement außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und das zweite Federelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, sich mit dessen einem Ende an dem Steuerkolben und mit dessen anderem Ende an dem ersten Gehäusebauteil abstützt, wobei die Gehäusebauteile, die Federelemente und der Steuerkolben so eingestellt sind, dass wenn eine Schwingungsfrequenz des Hauptkolbens des Schwingungsdämpfers abnimmt, eine Vorspannung der Ventilscheibe gegenüber dem Hauptkolben erhöht wird und wenn die Schwingungsfrequenz des Hauptkolbens zunimmt, die Vorspannung der Ventilscheibe gegenüber dem Hauptkolben verringert wird. Dadurch stellt die erfindungsgemäße Dämpfventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer bei einer hohen Schwingungsfrequenz eine niedrige Dämpfkraft und bei einer niedrigen Schwingungsfrequenz eine hohe Dämpfkraft bereit.
-
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
Die einzige Figur zeigt dabei eine Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dämpfventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer.
-
Diese umfasst einen Arbeitszylinder 2, welcher zumindest teilweise mit einem Dämpfmedium gefüllt ist. Als Dämpfmedium kann ein flüssiges viskoses Medium wie beispielsweise Öl verstanden werden. Die Dämpfventilanordnung 1 umfasst einen Hauptkolben 3, welcher innerhalb des Arbeitszylinders 2 axial beweglich angeordnet ist und den Arbeitszylinder 2 in einen ersten Arbeitsraum 5 und einen zweiten Arbeitsraum 6 unterteilt. Ebenfalls ist der Hauptkolben 3 mit einer Kolbenstange 4 fest verbunden, welche an einem Ende des Arbeitszylinders 2 aus diesem abgedichtet zumindest teilweise herausgeführt ist. Die Befestigung des Hauptkolbens 3 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei der abgebildeten Ausführungsvariante ist der Hauptkolben 3 zwischen einem ersten Anschlag und einem ersten Befestigungselement 10, welcher beispielsweise eine Gewindemutter sein kann festgespannt. Der Anschlag ist dabei durch eine Stützscheibe 34 und eine Kippscheibe 35 realisiert, welche sich an einer Schulter 36 der Kolbenstange 4 axial anlegen. Die Schulter 36 stellt hier einen Abschnitt der Kolbenstange 4 mit einem größeren Querschnitt dar. Der Hauptkolben 3 weist mindestens einen Durchflusskanal 7 auf, welcher an dessen einem Ende mit einer Ventilscheibe 8, 9 zumindest teilweise abgedeckt ist. Somit ver-bindet der Durchflusskanal 7 die beiden Arbeitsräume 5 und 6, wenn sich die Ventilscheibe 8, 9 bei einer Ausfederungs- oder Einfederungsbewegung des Hauptkolbens von dem Hauptkolben abhebt. Die Ventilscheibe 8, 9 erzeugt somit einen Drosselwiderstand für das durch den Durchflusskanal 7 fließendes Dämpfmedium, wobei die Größe dieses Drosselwiderstandes letztendlich die Höhe der Dämpfkraft definiert.
-
Koaxial zu dem Hauptkolben 3 ist eine Steueranordnung 11 an der Kolbenstange 4 angeordnet. Diese weist ein Gehäuse 12 auf, welches ein erstes Gehäusebauteil 12a, und ein zweites Gehäusebauteil 12b umfasst. Das erste Gehäusebauteil 12a umfasst einen ersten, im Wesentlichen rohrförmigen Abschnitt 30 und einen daran axial angrenzenden zweiten, im Wesentlichen tellerförmigen Abschnitt 31, welcher einen im Vergleich mit dem ersten Abschnitt 30 vergrößerten Durchmesser aufweist. Das zweite Gehäusebauteil 12b ist im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet und weist einen Bodenabschnitt 28 und einen daran axial angrenzenden Hülsenabschnitt 29 auf.
-
Das erste Gehäusebauteil 12a ist relativ zu dem zweiten Gehäusebauteil 12b axial beweglich ausgeführt und stützt sich axial an der Ventilscheibe 8 ab. Ein zweites Federelement 14 ist zwischen den Gehäusebauteilen 12a, 12b angeordnet. Dabei umgreift das zweite Federelement 14 das erste Gehäusebauteil 12a in Umfangrichtung, stützt sich einerseits an dem Hülsenabschnitt 29 des zweiten Gehäusebauteils 12b und andererseits an dem Hülsenabschnitt 29 des ersten Gehäusebauteils 12a axial ab und spannt das erste Gehäusebauteil 12a in Richtung Hauptkolben 3 vor. Da sich das erste Gehäusebauteil 12a axial an der Ventilscheibe 8 anlehnt, erfährt somit die Ventilscheibe eine zusätzliche axiale Vorspannung, welche durch die Federkraft des zweiten Federelements 14 definiert ist.
-
Die Steueranordnung 11 umfasst des Weiteren einen innerhalb des Gehäuses 12 angeordneten, bezogen auf eine Längsachse A der Kolbenstange 4 axial beweglichen Steuerkolben 13, und ein erstes Federelement 15.
-
Das zweite Federelement 14 ist radial außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet.
-
Das erste Federelement 15 ist dagegen innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet, und stützt sich mit dessen einem Ende an dem Steuerkolben 13 und mit dessen anderem Ende an dem ersten Gehäusebauteil 12a axial ab.
-
Somit sind die beiden Federelemente 14, 15 parallel zueinander angeordnet.
-
Das zweite Federelement 14 spannt mit einer ersten, konstanten Federkraft das erste Gehäusebauteil 12a in Richtung des Hauptkolbens 3 vor, wobei das erste Federelement 15 mit einer zweiten Federkraft das erste Gehäusebauteil 12a unabhängig von dem zweiten Federelement 14 in Richtung des Hauptkolbens 3 vorspannt. Bewegt sich der Steuerkolben 13 innerhalb des Gehäuses 12, so verändert sich der axiale Abstand des Steuerkolbens 13 zu dem Hauptkolben 3. Da sich das erste Federelement 15 axial an dem Steuerkolben abstützt, ist die Größe der zweiten Federkraft von dem axialen Abstand des Steuerkolbens 13 zu dem Hauptkolben 3 abhängig.
-
Die Steueranordnung 11 weist darüber hinaus eine erste Steuerkammer 16 und eine zweite Steuerkammer 17 auf, welche innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sind. Der ebenfalls innerhalb des Gehäuses 12 angeordnete Steuerkolben 13 trennt die erste Steuerkammer 16 axial von der zweiten Steuerkammer 17. Der Steuerkolben weist eine als eine Stufenbohrung ausgeführte Drosselöffnung 18 auf, welche die erste Steuerkammer 16 mit der zweiten Steuerkammer 17 verbindet.
-
Zwischen den Steuerkammern 16 und 17 herrscht üblicherweise eine ständige Nichtdruckausgeglichenheit. Diese bewirkt, dass sich bei einer niedrigen Schwingungsfrequenz beispielsweise, die zweite Steuerkammer 17 mit Dämpfmedium füllt und bei hoher Schwingungsfrequenz wieder entleert.
-
Wird der Hauptkolben 3 in Richtung Kolbenstange 4 bewegt, was einer sogenannten Zugrichtung entspricht, so fließt das Dämpfmedium durch den Durchflusskanal 7 des Hauptkolbens 3. Dabei teilt sich der Dämpfmittelstrom in einen Hauptvolumenstrom und einen Steuervolumenstrom. Der Hauptvolumenstrom strömt dabei aus dem ersten Arbeitsraum 5 durch den Durchflusskanal 7, durch die Ventilscheibe 8 gedrosselt in den zweiten Arbeitsraum 6. Der Steuervolumenstrom gelangt über die Zulaufverbindung 37 in die zweite Steuerkammer 17.
-
Wird aufgrund einer Nichtdruckausgeglichenheit zwischen der ersten Steuerkammer 16 und der zweiten Steuerkammer 17, die zweite Steuerkammer 17, über die Zulaufverbindung 37 mit Dämpfmedium gefüllt, so verschiebt sich der Steuerkolben 13 in Richtung Hauptkolben 3, was die axiale Vorspannung der Ventilscheibe 8 und die Dämpfkraft vergrößert.
-
Wie in der Figur abgebildet, kann das zweite Gehäusebauteil 12b axial fest an der Kolbenstange 4 angeordnet sein, um eventuelle Unregelmäßigkeiten in der Dämpfkennlinie zu vermeiden. Die gesamte Anordnung kann, wie in der Figur dargestellt mit einem zweiten Befestigungselement 23, wie beispielsweise einer Gewindemutter an der Kolbenstange 4 befestigt werden. Es kann bei Bedarf auch ein Abstandselement 22, wie beispielsweise eine federnde oder nicht federnde Unterlegscheibe benutzt werden.
-
Die Zulaufverbindung 37 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielsweise kann die Ventilscheibe 8 eine Zulaufdrossel 19 aufweisen, welche den ersten Arbeitsraum 6 mit der ersten Steuerkammer 16 verbindet. Darüber hinaus kann das erste Gehäusebauteil 12a eine Durchflussöffnung 32 aufweisen. Diese kann aber auch durch eine Bohrung oder eine Ausnehmung in dem Hauptkolben 3 mit einer korrespondierenden Bohrung oder Ausnehmung in der Kolbenstange 4 realisiert werden. Diese Ausführungsmöglichkeit ist in der Figur zwar nicht dargestellt, ist jedoch ebenfalls möglich.
-
Das erste Gehäusebauteil 12a kann mindestens einen Drosseldurchbruch 20 aufweisen, welcher die erste Steuerkammer 16 mit dem zweiten Arbeitsraum 6 verbindet. Alternativ dazu kann das erste Gehäusebauteil mehrere Drosseldurchbrüche 20 aufweisen, welche die erste Steuerkammer 16 mit dem zweiten Arbeitsraum 6 verbinden, wobei diese in unterschiedlichen axialen Abständen zu dem Hauptkolben 3 ausgeführt sein können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dämpfventilanordnung
- 2
- Arbeitszylinder
- 3
- Hauptkolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- erster Arbeitsraum
- 6
- zweiter Arbeitsraum
- 7
- Durchflusskanal
- 8
- Ventilscheibe
- 9
- Ventilscheibe
- 10
- erstes Befestigungselement
- 11
- Steueranordnung
- 12
- Gehäuse
- 12a
- erstes Gehäusebauteil
- 12b
- zweites Gehäusebauteil
- 13
- Steuerkolben
- 14
- zweites Federelement
- 15
- erstes Federelement
- 16
- erste Steuerkammer
- 17
- zweite Steuerkammer
- 18
- Drosselöffnung
- 19
- Zulaufdrossel
- 20
- Drosseldurchbruch
- 22
- Abstandselement
- 23
- zweites Befestigungselement
- 28
- Bodenabschnitt des zweiten Gehäusebauteils
- 29
- Hülsenabschnitt des zweiten Gehäusebauteils
- 30
- erster Abschnitt des ersten Gehäusebauteils
- 31
- zweiter Abschnitt des ersten Gehäusebauteils
- 32
- Durchflussöffnung
- 34
- Stützscheibe
- 35
- Kippscheibe
- 36
- Schulter
- 37
- Zulaufverbindung
- 38
- Ablaufverbindung
- 100
- Schwingungsdämpfer
- A
- Längsachse
