DE19953372A1 - Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft - Google Patents

Abstract

Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt, mindestens ein Dämpfventil, das in einer Strömungsverbindung von einem der beiden Arbeitsräume angeordnet ist und über außenliegende Stellmittel einstellbar ist, wobei das Dämpfventil ein hülsenförmiges Gehäuse aufweist, in dem ein Ventilkörper beweglich angeordnet ist, wobei das Gehäuse des Dämpfventils von einem Deckel endseitig abgeschlossen wird, der außenseitig einen Eingriff für die von dem Dämpfventil separat montierbaren Stellmittel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 195 42 293 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft, wobei der Schwingungsdämpfer einen Zylinder mit einem an einer Kolbenstange befestigten axial beweglichen Kolben umfaßt, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume umfaßt. Ein von außen einstellbares Dämpfventil ist an einem der Arbeitsräume angeschlossen, und drosselt das aus dem angeschlossenen Ar­ beitsraum verdrängte Dämpfmedium, wodurch eine Dämpfwirkung entsteht. Das von außen einstellbare Dämpfventil verfügt über keine Fixierungsmittel für eine bestimmte Dämpfkrafteinstellung, die reproduzierbar sein soll.

Die DE 197 24 328 C1 zeigt eine Weiterentwicklung der DE 195 42 293 A1.

Dem Dämpfventil wurde eine Rasteinrichtung beigeordnet, mit der wiederholge­ nau eine gewünschte Dämpfkrafteinstellung möglich ist. Funktional bestehen bei dem Dämpfventil nach der DE 197 24 328 A1 keine Schwierigkeiten. Das Pro­ blem ist in der schwierigen Montage zu sehen, da eine Vielzahl von teilweise sehr kleinen Bauteilen unter Federvorspannungen miteinander verbaut werden müssen. Der manuelle Fertigungsaufwand ist beträchtlich.

Aus der EP 0 601 982 B1 ist ein Dämpfventil bekannt, das aus jeweils zwei Ventilpatronen für verschiedene Druckbereich besteht. Der exakte Ventilaufbau wird nicht beschrieben. Es ist jedoch eine Rasteinrichtung vorhanden, mit der eine einmal eingestellte Ventileinstellung reproduzierbar ist. Zur Montage wird zunächst eine stärker dimensionierte Druckfeder in eine Ventilaufnahmeöffnung eingelegt. Danach wird ein Ventilgehäuseunterteil bis zur Anlage an die Druckfe­ der in die Ventilaufnahmeöffnung eingeführt. Das Gehäuseunterteil nimmt einen Ventilkörper auf, der von einer Schließfeder vorgespannt ist. Die Schließfeder stützt sich an einem Federspanner ab, der mit seiner Rückseite an einem Ventil­ gehäuseoberteil anliegt, das in die Ventilaufnahmeöffnung eingeschraubt wird. Auf das Ventilgehäuseoberteil wird eine Einstellkappe gesteckt, die von einer Klemmschraube mit dem Federspanner verbunden wird. Auch diese Montage ist mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden, da neben der Druckfeder und der Schließfeder noch einige Federn der Rasteinrichtung an der Einstellkappe wirksam sind, die die Handhabung des gesamten Dämpfventils erschweren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einstellbares Dämpfventil zu reali­ sieren, das hinsichtlich des Montageaufwandes verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse des Dämpfventils von einem Deckel endseitig abgeschlossen wird, der außenseitig einen Eingriff für die von dem Dämpfventil separat montierbaren Stellmittel auf­ weist.

Der wesentliche Vorteil im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik be­ steht darin, daß die Stellmittel und das eigentliche Dämpfventil zwei getrennt montierbare Baueinheiten bilden, die jeweils für sich abgeschlossen sind. Durch die strikte funktionale und räumliche Trennung der beiden Dämpfventilbaueinhei­ ten vereinfacht sich die Montage deutlich.

In weiterer Ausgestaltung weisen die Stellmittel einen Befestigungsring für das Dämpfventil auf, in dem ein Stellbolzen angeordnet ist, wobei zwischen dem Stellbolzen und dem Befestigungsring Rastmittel eingreifen. Der Befestigungsring übernimmt die Funktion der räumlichen Halterung der Stellmittel und der Stellbol­ zen die Verstellbewegung.

So ist vorgesehen, daß der Befestigungsring in Abhängigkeit der vorgesehenen Dämpfkraftstufen des Dämpfventils Rastausnehmungen aufweist, in die ein Rast­ körper eingreift, der von einer Federkraft vorgespannt ist. Die Rasteinrichtung verbindet den Befestigungsring und den Stellbolzen in einem ausreichenden Maße zu einer Baueinheit.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch sind die Rastausnehmungen in Um­ fangsrichtung im Befestigungsring ausgeführt, so daß der Stellbolzen eine rotato­ rische Betriebsbewegung ausführt.

Im Hinblick auf eine einfache Übertragung der Stellbewegung liegt zwischen dem Stellbolzen und dem Deckel des Dämpfventilgehäuse eine Schlüsselverbindung vor, die eine Drehbewegung des Stellbolzens auf den Deckel überträgt und mit­ tels einer Übertragungseinrichtung den Abstand zwischen dem Boden und dem Deckel des Dämpfventilgehäuses verändert.

Um den Montageaufwand der beiden Baueinheiten Stellmittel/Dämpfventil mög­ lichst schnell ablaufen zu lassen, weist das Dämpfventilgehäuse in Richtung des Befestigungsringes Drehmomentübertragungsflächen auf, an denen entsprechen­ de Anlageflächen des Befestigungsringes anliegen, so daß eine Einschraubbewe­ gung des Befestigungsringes auf das Dämpfventilgehäuse übertragen wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich das Einschraubwerkzeug für das Dämpfventilgehäuse stark vereinfacht. Am Befestigungsring kann man einen handelsüblichen Haken-, Ring- oder Maulschlüssel ansetzen.

Bei dieser Weiterentwicklung führt der Stellbolzen unabhängig der gemeinsamen Montagebewegung der Baueinheit Stellmittel-Dämpfventil einen axialen Ein­ griffsweg in die Schlüsselverbindung zum Deckel des Dämpfventilgehäuses rela­ tiv zum Befestigungsring aus.

Dabei weist der Befestigungsrichtung zwei Reihen von Rastausnehmungen in axialer Anordnung auf, wobei eine Reihe die Stellung des Stellbolzens definiert, bei der die Schlüsselverbindung zwischen dem Deckel des Dämpfventilgehäuses und dem Stellbolzen außer Eingriff sind.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Schwingungsdämpfer in Gesamtdarstellung

Fig. 2 Längsschnitt durch den Schwingungsdämpfer

Fig. 3 Ventilblock mit Druckrohr als Einzelteil

Fig. 4 Schnitt A-A durch den Ventilblock

Fig. 5 Schnitt B-B durch den Ventilblock

Fig. 6 bis 9 Ausführungsvarianten der Baueinheiten Stellmittel/Dämpfventil.

Die Fig. 1 zeigt in räumlicher Darstellung einen Schwingungsdämpfer 1, in dem eine Kolbenstange 3 axial beweglich angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer verfügt über einen oberen Behälterrohrabschnitt 5 und einen unteren Behälter­ rohrabschnitt 7, die an einem Ventilblock 9 befestigt sind. In dem Ventilblock 9 sind für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 3 Dämpfventi­ le 11; 13; 15; 17 angeordnet, wobei die Dämpfventile nach Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit getrennt arbeiten. Hinsichtlich der Strömungsge­ schwindigkeit können auch weitere Dämpfventile eingesetzt werden, so daß die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers noch feiner einstellbar ist.

Die Fig. 2 zeigt den Schwingungsdämpfer der Fig. 1 im Längsschnitt. An der Kolbenstange 3 ist ein Kolben 19 befestigt, der ein Druckrohr 21 in einen oberen und einen unteren Arbeitsraum 23; 25 unterteilt. In dem Kolben 19 können nach Bedarf weitere Dämpfventile angeordnet sein, deren Dämpfkräfte sich mit den Dämpfventilen 11 bis 17 (Fig. 1) überlagern.

Die beiden Behälterrohrabschnitte 5, 7 und das Druckrohr 21 bilden jeweils Flui­ denverbindungen 27; 29 zu dem Ventilblock 9. Ein umlaufender Steg 31 mit ei­ ner Dichtung 33 trennt die beiden Fluidenverbindungen. Der obere Arbeits­ raum 23 verfügt über eine Fluidenöffnung 35 an die Fluidenverbindung 27, so daß das bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens verdrängte Arbeitsmedium zu­ mindest teilweise in die Fluidenverbindung bis in die Dämpfventile 11; 13 ver­ drängt wird. Ein Teil kann durch die erwähnten Kolbenventile in den unteren Ar­ beitsraum 25 verdrängt werden.

Der untere Arbeitsraum ist ebenfalls über eine Fluidenöffnung 37 im Druck­ rohr 21 mit der Fluidenverbindung 29 und damit an die Dämpfventil 15; 17 ver­ bunden. Am unteren Arbeitsraum 25 schließt sich ein von einem Trennkolben 39 separierter gasgefüllter Ausgleichsraum 41 an.

In der Fig. 3 ist der Ventilblock 9 zusammen mit dem Druckrohr 21 als Baueinheit dargestellt. In dieser Darstellung ist erkennbar, wie das Dämpfmedium aus der oberen Fluidenverbindung 27 (Fig. 2) über eine Einströmöffnung 43 in den Ven­ tilblock 9 einströmt, aus dem ersten Dämpfventil 11, das die Dämpfung im unte­ ren Strömungsgeschwindigkeitsbereich bestimmt, über einen Verbindungska­ nal 45 an dem Dämpfventil 13 für den oberen Strömungsgeschwindigkeitsbe­ reich vorbei weiterfließt und über eine Ausströmöffnung 47 den Ventilblock ver­ läßt. Für die Dämpfventile 15; 17 steht ein entsprechender Strömungsweg zur Verfügung. Die Dämpfventile 11; 13 bzw. 15; 17 sind hydraulisch parallel ge­ schaltet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils Schnittdarstellungen durch den Ventilblock 9 in den Schnittebenen der Dämpfventile 11; 15. Die Dämpfventile sind in Aufnah­ meöffnungen 49 eingeschraubt, die parallel zueinander und im rechten Winkel zur Dämpferlängsachse verlaufen. Dadurch erhält man einen sehr kompakten Ven­ tilblock 9. Durch seine mittige Anordnung sind die Strömungswege in Zug- und in Druckrichtung gleichmäßig lang.

Die Fig. 6 zeigt eines der Dämpfventile 11; 15 unabhängig vom Ventilblock 9. Das Dämpfventil 11; 15 umfaßt zwei in sich abgeschlossene und unabhängige Baueinheiten. Zum einen ist das eigentliche Dämpfventil in einem Dämpfventilge­ häuse 51 angeordnet und besteht aus einem axial verstellbaren Ventilkörper 53, der in Abhängigkeit seiner axialen Stellung einen Drosselquerschnitt 55 be­ stimmt. Der Ventilkörper ist einstückig mit einem Deckel 57 des Gehäuses 51 ausgeführt, wobei der Deckel das Gehäuse verschließt. Zum Dämpfventilgehäu­ se 51 ist ein Boden 59 zu zählen, der eine Zuströmöffnung 61 aufweist, die von einem federbelasteten Rückschlagventilkörper 63 abgedeckt wird. Der Rück­ schlagventilkörper 63 sorgt in beiden Dämpfventilen dafür, daß eine einzige Durchströmungsrichtung in den Dämpfventilpaaren 11; 13 und 15; 17 eingehal­ ten wird.

Zur Montage wird der Ventilkörper 53 mit einer Rückschlagfeder 65 versehen, die nur eine sehr geringe Vorspannung aufweist und im Ventilkörper radial ge­ führt ist. Anschließend legt man den Rückschlagventilkörper 63 auf den Ventil­ körper 53 und schraubt diesen in das Dämpfventilgehäuse 51 ein. Damit ist eine Baueinheit Dämpfventil fertiggestellt. Dem Dämpfventil 11; 15 sind Stellmittel 67 beigeordnet, die sich axial dem Dämpfventilgehäuse 51 anschließen. Die Stellmit­ tel umfassen einen Befestigungsring 69 und einen Stellbolzen 71. Der Stellbol­ zen 71 weist eine Anschlagschulter 73 auf, die sich an einem Absatz des Befe­ stigungsringes 69 abstützt. Damit ist eine eindeutige axiale Lage der beiden Bau­ teile realisiert. Die Stellmittel verfügen über Rastmittel, die von Kugelkörpern 75 in Verbindung mit einer Vorspannfeder 77 innerhalb einer Querbohrung des Stell­ bolzens 71 angeordnet sind und in Rastausnehmungen 79 des Befestigungsrin­ ges 69 eingreifen können.

Zur Montage wird die Vorspannfeder 77 mit den Kugelkörpern in die Querboh­ rung des Stellbolzens eingeführt. Anschließend schiebt man den Stellbolzen, der mit einer Umfangsdichtung 81 versehen ist, in den Befestigungsring, bis die An­ schlagschulter 73 am Absatz des Befestigungsringes anliegt. Danach wird der Stellbolzen verdreht, bis die Rastmittel wirksam sind. Die Rastmittel fixieren den Stellbolzen zum Befestigungsring und sorgen dafür, daß eine Baueinheit "Stellmittel" vorliegt.

Abschließend wird die Baueinheit Dämpfventil in eine der Aufnahmeöffnungen 49 eingeschraubt, wozu das Dämpfventilgehäuse 51 ein Außengewinde 83 auf­ weist. Auf das Dämpfventilgehäuse wird der Befestigungsring in dieselbe Auf­ nahmeöffnung, ebenfalls mit einem Außengewinde 85 befestigt. Eine Dich­ tung 87 verschließt die Aufnahmeöffnung 49 hermetisch.

Für die Verstellung des Dämpfventils verfügt der Stellbolzen wie bei einem Schraubendreher über eine Schlüsselverbindung 89 zum Deckel 57. Dabei ist der Deckel 57 mit dem Ventilkörper 53 als Schraube anzusehen, die sich bei einer Schraubbewegung axial höher oder tiefer im Dämpfventilgehäuse bewegt und damit den Drosselquerschnitt 55 bestimmt. Ggf. muß die Schlüsselverbindung durch eine kleine Verdrehbewegung des Stellbolzens relativ zum Deckel des Dämpfventils hergestellt werden.

In der Fig. 7 ist eines der Dämpfventile 13; 17 dargestellt, die für die Dämpfung im oberen Strömungsgeschwindigkeitsbereich eingesetzt werden. Ganz wesent­ lich ist, daß für alle Dämpfventile dasselbe Stellmittel 67 verwendet werden kann. Lediglich beim eigentlichen Dämpfventil, nämlich dem Ventilkörper 53 und einer dazugehörigen Druckfeder 91, gibt es geringfügige Unterschiede, insbeson­ dere darin, daß die Federvorspannung der Druckfeder 91 sehr viel höher ist als die Vorspannung der Rückschlagfeder 65. Die Druckfeder 91 in Verbindung mit der druckbeaufschlagten Fläche A am Ventilkörper 53 bestimmt das Dämpfver­ halten der Dämpfventile 13; 17.

Mit der Fig. 8 soll eine Abwandlung der Fig. 7 gezeigt werden, die hinsichtlich der Montagefreundlichkeit verbessert wurde. Der Deckel 57 des Gehäuses 51 verfügt über eine Führungshülse 93, die in ihrer zentralen Öffnung die Druckfe­ der 91 und den Ventilkörper 53 zumindest teilweise aufnimmt und radial führt. Die Wirkungsweise des Dämpfventils ist identisch mit der Ausführung nach der Fig. 7.

Die Fig. 9 stellt eine Abwandlung der Fig. 7 dar. Selbstverständlich kann die in der Fig. 9 verwirklichte Idee auch bei den Dämpfventilen 11; 15 eingesetzt wer­ den. Der wesentliche Unterschied der Ausführung nach der Fig. 9 liegt zum einen darin, daß die Stellmittel 67 im Befestigungsring 69 zwei Rastausnehmungsrei­ hen 79a; 79b aufweisen und damit der Stellbolzen 71 zwei Betriebsstellungen einnehmen kann. Nach der Montage des Stellmittels entsprechend der Beschrei­ bung der Fig. 7 liegt die Anschlagschulter 73 am Absatz des Befestigungsringes 69 an.

Der weitere Unterschied dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß der Befesti­ gungsring zahnsegmentartige Anlageflächen 95, die mehrfach am kreisringförmi­ gen Ende des Befestigungsringes in Richtung des Dämpfventilgehäuses 51 aus­ gerichtet sind. Das Dämpfventilgehäuse verfügt über Drehmomentübertragungs­ flächen 97, deren Anordnung den Anlageflächen 95 des Befestigungsringes an­ gepaßt sind, so daß die Anlageflächen und die Drehmomentübertragungsflächen wie eine Klauenkupplung ineinandergreifen.

Beim Einschraubvorgang des gesamten Dämpfventils wird der Stellbolzen derart eingestellt, daß die Rastmittel in der oberen Schaltstellung wirksam sind. Dabei kann die Schlüsselverbindung 89 zwischen dem Stellbolzen 71 und dem Dec­ kel 57 nicht hergestellt werden. Man steckt den Befestigungsring mit dem Ge­ häuse zusammen, so daß die Anlageflächen und die Drehmomentübertragungs­ flächen die besagte Klauenkupplung bilden. Danach kann das Gehäuse über den Befestigungsring in die Aufnahmeöffnung 49 (Fig. 4 und 5) eingeschraubt wer­ den. Sobald ein fester Sitz der beiden Baueinheiten gewährleistet ist, kann nach einem axialen Eingriffsweg 99 die Schlüsselverbindung 89 hergestellt und ggf. eine Dämpfkraftverstellung vorgenommen werden, indem der Deckel 57 ein Drehbewegung ausführt, die von einem Verstellgewinde 101 zwischen dem Dec­ kel und dem Dämpfventilgehäuse 51 in eine Axialbewegung des Deckels umge­ setzt wird, wodurch sich die Einbaulänge und damit die Vorspannung der Druck­ feder 91 ändert. Dieser Einstellvorgang ist bei allen Dämpfventilen 13; 17 unab­ hängig von der speziellen Ausgestaltung identisch.

Ist die Dämpfkraftverstellung abgeschlossen, so kann der Stellbolzen, dessen Rastmittel in den Rastmittelausnehmungen 79b eingreifen, wieder in die obere Stellung zurückbewegt werden. Mit dieser Ausgestaltung können zwei Vorteile erreicht werden. Zum einen kann keine fahrlässige Verstellung der Dämpfkraft auftreten. Zum anderen kann das Stellmittel 67 unabhängig vom Dämpfventilge­ häuse auch wieder entfernt und ggf. durch einen einfachen Deckel ersetzt wer­ den. Diese Möglichkeit stellt eine echte Gewichtseinsparung dar, die insbesonde­ re in der Rennsportanwendung als einen großen Vorteil anzusehen ist.

Claims (8)

1. Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unter­ teilt, mindestens ein Dämpfventil, das in einer Strömungsverbindung von ei­ nem der beiden Arbeitsräumen angeordnet ist und über außenliegende Stellmit­ tel einstellbar ist, wobei das Dämpfventil ein hülsenförmiges Gehäuse auf­ weist, in dem ein Ventilkörper beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (51) des Dämpfventils von einem Deckel (57) endseitig ab­ geschlossen wird, der außenseitig einen Eingriff für die von dem Dämpfventil separat montierbaren Stellmittel (67) aufweist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (67) einen Befestigungsring (69) für das Dämpfventil auf­ weisen, in dem ein Stellbolzen (71) angeordnet ist, wobei zwischen dem Stell­ bolzen (71) und dem Befestigungsring (69) Rastmittel (75; 77; 79) eingreifen.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring (69) in Abhängigkeit der vorgesehenen Dämpf­ kraftstufen des Dämpfventils Rastausnehmungen (79) aufweist, in die ein Rastkörper (75) eingreift, der von einer Federkraft vorgespannt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastausnehmungen (79) in Umfangsrichtung im Befestigungsring (69) ausgeführt sind, so daß der Stellbolzen (71) eine rotatorische Betriebsbewe­ gung ausführt.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stellbolzen (71) und dem Deckel (57) des Dämpfventilge­ häuses eine Schlüsselverbindung (89) vorliegt, die eine Drehbewegung des Stellbolzens (71) auf den Deckel (57) überträgt und mittels einer Überset­ zungseinrichtung (101) den Abstand zwischen einem Boden (59) und dem Deckel (57) des Dämpfventilgehäuses (51) verändert.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventilgehäuse (51) in Richtung des Befestigungsringes (69) Drehmomentübertragungsflächen (97) aufweist, an denen entsprechende An­ lageflächen (95) des Befestigungsringes (69) anliegen, so daß eine Ein­ schraubbewegung des Befestigungsringes auf das Dämpfventilgehäuse über­ tragen wird.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellbolzen (71) unabhängig der gemeinsamen Montagebewegung der Baueinheit Stellmittel-Dämpfventil einen axialen Eingriffsweg (99) in die Schlüsselverbindung (89) zum Deckel des Dämpfventilgehäuses (51) relativ zum Befestigungsring (69) ausführt.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsrichtung (69) zwei Reihen von Rastausnehmun­ gen (79a, 79b) in axialer Anordnung aufweist, wobei eine Reihe die Stellung des Stellbolzens (71) definiert, bei der die Schlüsselverbindung (89) zwischen dem Deckel (57) des Dämpfventilgehäuses (51) und dem Stellbolzen (71) au­ ßer Eingriff sind.