DE19615587A1 - Schwingungsdämpfer mit richtungsabhängigem Voröffnungsquerschnitt - Google Patents
Schwingungsdämpfer mit richtungsabhängigem VoröffnungsquerschnittInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Dämpfventil, dessen
Voröffnungsquerschnitte richtungsabhängig wirksam sind.
Die DE 44 10 996 C1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer, dessen Zylinder
rohr durch einen an einer Kolbenstange befestigten Kolben in zwei Arbeitsräume
unterteilt wird, wo bei der Kolben einen Kolbenkörper umfaßt, mit Flüssigkeits
durchtrittskanälen, die von Ventilscheiben auf Auflagekörpern mit Ventilauflage
flächen abgedeckt werden, und der Kolbenkörper mittels mindestens eines Kol
benringes in Gleitverbindung mit dem Zylinderrohr und scheibenförmig ausgeführt
ist, wobei ausgehend von einem Kolbengrundkörper erhabenen Kolbenkörperbe
reiche ausgeformt sind, die die Ventilauflageflächen bilden. Eine Möglichkeit für
einen richtungsabhängigen Voröffnungsquerschnitt wird nicht beschrieben.
In der DE 195 23 397 wird ein Dämpfventil entsprechend der DE 44 10 996 C1
mit einem richtungsabhängigen Voröffnungsquerschnitt vorgeschlagen, wobei die
Richtungsabhängigkeit durch einen schaltbaren Kolbenring erreicht wird.
Die DE 25 47 322 beschreibt in der Fig. 5 eine Ventilbaugruppe, die eine
schwimmend gelagerte, ringförmige Scheibe aufweist, die mit einem Abstandhal
ter größerer Scheibendicke zusammenwirkt, wodurch sich die Scheibe in axialer
Richtung bewegen kann. Bei geringen Drücken kann die Scheibe abheben und
eine geringe Ölmenge durch den Kolben überströmen lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfventil für einen Schwin
gungsdämpfer zu realisieren, dessen Voröffnungsquerschnitt richtungsabhängig
schaltbar sein und die Bauhöhe des Dämpfventils auf ein Minimum beschränkt
bleiben soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.
Im Vergleich zum Stand der Technik mußte die Bauhöhe des Dämpfventils nicht
vergrößert werden. Bypässe sind ebenfalls nicht nötig, denn für beide Strö
mungsrichtungen steht dem Dämpfmedium derselbe Strömungsweg zur Verfü
gung.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die Umschaltscheibe innerhalb der Ventilschei
be angeordnet ist. Der zwischen der Ventilscheibe und der Umschaltscheibe un
vermeidliche Spalt weist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung einen kleinen
Durchmesser auf. Folglich ist sein Einfluß auf die Dämpfkraftkennlinie ebenfalls
vernachlässigbar klein. Läge die Umschaltscheibe radial außerhalb der Ventil
scheibe, wäre der mittlere Spaltdurchmesser größer, denn die Ventilscheibe be
nötigt ein Mindestbiegemoment gegen die Wirkung der Ventilfeder, um von der
Ventilsitzfläche abzuheben. Dieses Mindestbiegemoment ist stark abhängig vom
Angriffspunkt der Druckkraft des Dämpfmediums.
In weiterer Ausgestaltung ist auf der Ventilscheibe eine Deckscheibe angeordnet,
die einen Anschlag für die Umschaltscheibe darstellt. Damit wird der zweite
Voröffnungsteilquerschnitt exakt definiert. Zur Vermeidung von Klebeeffekten
zwischen der Umschaltscheibe und der Deckscheibe weist die Umschaltscheibe
sternförmig angeordnete Federzungen auf, die gekröpft ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise ist der erste Voröffnungsteilquerschnitt zwischen einer Aufla
gefläche und der Ventilscheibe ausgeführt ist.
Bei einer Ausführung ist vorgesehen, daß die Deckscheibe zu der Umschaltschei
be über Zentriernasen radial geführt ist, wodurch zwischen der Deckscheibe und
der Umschaltscheibe ein definierter Ringspalt entsteht, dessen Überdeckung mit
den Durchtrittskanälen den ersten Voröffnungsteilquerschnitt definiert.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Dämpfventil in Schnittdarstellung
Fig. 2 und 3 Ansichten des Dämpfventils mit einer Umschaltscheibe.
Die Fig. 1a und 1b zeigen einen Schwingungsdämpferventil 1 an einer Kolben
stange 3. Das Schwingungsdämpferventil ist in einem Kolben 5 ausgeführt, der
über eine zentrale Bohrung 7 an einem Kolbenstangenzapfen 9 befestigt ist. Das
Dämpfventil ist als ein Präge-Stanzteil scheibenförmig ausgeführt und wird von
einem Kolbenring 11 umfaßt. Ein nur abschnittsweise dargestelltes Zylinder
rohr 13 wird von dem Dämpfventil in zwei Arbeitsräume 13a; 13b unterteilt.
Ventilscheiben 15 für jede Durchströmungsrichtung trennen Durchtrittskanä
le 5a; 5b (nur 5a dargestellt) ab, die in Abhängigkeit von der Hubbewegung der
Kolbenstange 3 Dämpfmedium von einem Arbeitsraum in den anderen überströ
men lassen, wobei eine Dämpfkraft wirksam ist.
Grundsätzlich möchte man auch bei geringen Volumenströmen im Dämpfventil
eine Dämpfwirkung erzielen, da ansonsten Poltergeräusche im Schwingungs
dämpfer auftreten können. Für diese geringen Volumenströme verfügt das
Dämpfventil über einen Voröffnungsquerschnitt, der von der Ventilscheibe 15 in
Verbindung mit einer Umschaltscheibe 17 gebildet wird. Die Umschaltscheibe ist
konzentrisch innerhalb der Ventilscheibe angeordnet, wobei die Scheibendicke S
der Ventilscheibe größer als die Scheibendicke s der Umschaltscheibe 17 ausge
führt ist, wodurch ein Hubweg H entsteht, der eine Axialbewegung der Um
schaltscheibe bei Anströmung aus den Durchtrittskanälen 5a, also in Druckrich
tung, ermöglicht. Der Hubweg H wird begrenzt durch eine Deckscheibe 19, die
zwischen der Ventilscheibe und einer Feder 21, in diesem Ausführungsbeispiel
eine Tellerfeder, verspannt ist.
Ein Kolbenstangenzapfen 3a zentriert die Feder, die Deckscheibe sowie die Um
schaltscheibe. Die Ventilscheibe wiederum wird radial von der Umschaltscheibe
geführt.
Der Voröffnungsquerschnitt des Dämpfventils ist in Druckrichtung als ein Voröff
nungsgesamtquerschnitt zu sehen, der aus einem ersten Voröffnungsteilquer
schnitt 23 und einem zweiten Voröffnungsteilquerschnitt 25 besteht. Beim er
sten Voröffnungsteilquerschnitt handelt es sich um Einprägungen in erhabene
Kolbenkörperbereiche 27, die auch die Ventilsitzflächen 29 endseitig aufweisen.
Bei einer Anströmung des Dämpfventils in Druckrichtung durchströmt das
Dämpfmedium die Durchtrittskanäle 5a und trifft auf die von der Ventilscheibe
und der Umschaltscheibe abgedeckten Flächen. Es baut sich ein Druck auf, der
teilweise durch den ersten Voröffnungsteilquerschnitt 23 durch Volumenstrom
übertritt abgebaut werden kann. Der Staudruck wirkt aber auch auf eine sichel
förmige Fläche der Umschaltscheibe 17, (siehe Fig. 2a), definiert durch eine
Überdeckung des Außendurchmessers der Umschaltscheibe mit den Durchtritts
kanälen 5a. Die Überdeckungsfläche multipliziert mit dem Staudruck ergibt eine
Kraft, die die Umschaltscheibe von der Ventilsitzfläche 29 abheben läßt, wobei
die Umschaltscheibe den Hubweg H zurücklegt. Der Gesamtvoröffnungsquer
schnitt besteht in Druckrichtung aus der Summe der Einprägungen und der
Summe der sichelförmigen Überdeckungen mit der Höhe H.
In Zugrichtung baut sich im Arbeitsraum 13a ein Druck auf, der auf die Ventil
scheibe 15 und auf die Umschaltscheibe 17 wirkt. Beide Scheiben ruhen auf den
Ventilsitzflächen 29, so daß nur der erste Voröffnungsteilquerschnitt 23 für die
Zugrichtung als Gesamtvoröffnungsquerschnitt zur Verfügung steht.
In den Fig. 2a und 2b ist der Gesamtvoröffnungsquerschnitt in der Draufsicht
erkennbar. In Fig. 2a ist der erste Voröffnungsquerschnitt 23 entweder im
Dämpfventil eingeprägt oder durch eine Ausklinkung in der Ventilscheibe 15 aus
geführt. Der zwangsläufig auftretende Spalt 31 zwischen der Umschaltschei
be 17 und der Ventilscheibe stellt kein Problem dar, ist dieser Querschnitt in sei
ner Wirkung dem ersten Voröffnungsteilquerschnitt zurechenbar. Außerdem kann
man Außen- oder Innendurchmesser bei Scheiben sehr genau ausführen, so daß
die Querschnittsschwankungen sehr gering sind.
Um ein Kleben der Umschaltscheibe an der Feder 21 zu verhindern, verfügt die
Umschaltscheibe über sternförmig ausgebildete Federzungen 33, die wechselsei
tig gekröpft sind. Die Zungenlängen sind bewußt großzügig dimensioniert, um die
Federwirkung der Zungen auf ein absolutes Minimum zu beschränken.
Eine Abwandlung der Umschaltscheibe ist in der Fig. 2b dargestellt. Bei dieser
Ausführung wird der erste Voröffnungsquerschnitt 23 durch den Ringspalt 31
gebildet, dessen Breite von der radialen Ausdehnung von Zentriernasen 35 be
stimmt wird. Zusätzliche Einprägungen am Dämpfventil oder Ausklinkungen in
der Ventilscheibe sind nicht notwendig. Die Wirkung der Umschaltscheibe ist
identisch mit der zuvor beschriebenen Variante.
Beim Vergleich der beiden Kennlinien in der Fig. 3 wird der unterschiedliche
Voröffnungsquerschnitt in seiner Wirkung sichtbar. In Zugrichtung (Kennlinie Z)
steht wie beschrieben ein kleiner Voröffnungsquerschnitt für das Dämpfmedium
bei geringeren Drücken zur Verfügung. Folglich ergibt sich ein steilerer Einlauf der
Kennlinie Z. In Druckrichtung mit dem Gesamtvoröffnungsquerschnitt (23 u. 25)
steht ein größerer Voröffnungsquerschnitt zur Verfügung, der eine geringere
Dämpfkraft bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit aufbaut, was durch die Kenn
linie D eindeutig belegt wird. Der Abstand der beiden Kennlinieneinläufe kann
durch die Flächenverhältnisse zwischen dem ersten und dem zweiten Voröff
nungsquerschnitt bestimmt werden.
Claims (6)
1. Schwingungsdämpfer, dessen Zylinderrohr (13) durch einen an einer Kolben
stange (3) befestigten Kolben (5) in zwei Arbeitsräume (13a; 13b) unterteilt
wird, wobei ein Dämpfventil (1) einen Dämpfventilkörper umfaßt, wobei aus
gehend von einem Dämpfventilgrundkörper erhabene Dämpfventilkörperberei
che (27) ausgeformt sind, die Ventilauflageflächen (29) bilden, mit Durchtritts
kanälen (5a; 5b), die von Ventilscheiben abgedeckt werden, wobei auf den
Ventilauflageflächen mindestens eine ringförmige Ventilscheibe (15) mit einer
Scheibendicke S angeordnet ist, die von einer Feder (21) beaufschlagt wird,
wobei konzentrisch zur Ventilscheibe eine Umschaltscheibe (17) mit einer
Scheibendicke s angeordnet ist, wobei die Scheibendicke S<s ausgeführt
sind, so daß sich die Umschaltscheibe in Abhängigkeit der Anströmrichtung
gegenüber der Ventilscheibe bewegen kann, und das Dämpfventil einen Ge
samtvoröffnungsquerschnitt aufweist, der von einem ersten Voröffnungsteil
querschnitt (23) und einem zweiten Voröffnungsteilquerschnitt (25) gebildet
wird, wobei der zweite Voröffnungsteilquerschnitt von der Umschaltscheibe
bestimmt wird.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschaltscheibe (17) innerhalb der Ventilscheibe (15) angeordnet ist.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Ventilscheibe (15) eine Deckscheibe (19) angeordnet ist, die einen
Anschlag für die Umschaltscheibe (17) darstellt.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschaltscheibe (17) sternförmig angeordnete Federzungen (33) auf
weist, die gekröpft ausgebildet sind.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Voröffnungsteilquerschnitt (23) zwischen einer Auflageflä
che (29) und der Ventilscheibe (15) ausgeführt ist.
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
die Ventilscheibe (15) zu der Umschaltscheibe (17) über Zentriernasen (35)
radial geführt ist, wodurch zwischen der Ventilscheibe und der Umschaltschei
be ein definierter Ringspalt (31) entsteht, dessen Überdeckung mit den Durch
trittskanälen (5a; 5b) den ersten Voröffnungsquerschnitt (23) definiert.
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Effective date: 20141101 |