DE4424434A1 - Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper, Durch­ strömungskanälen zur Verbindung von am Dämpfventil angrenzen­ den Fluidräumen, einem Hauptventil, dessen federkraftbelastete Ventilscheibe zumindest Durchströmungskanäle für eine Durch­ strömungsrichtung abdeckt, ein Vorventil zur Drosselung des Fluids bei geringeren Durchströmungsgeschwindigkeiten.

Ein solches Ventil ist beispielsweise aus der DE 30 15 596 bekannt. Grundsätzlich besteht ein Problem bei der Abstimmung eines Schwingungsdämpfers darin, auch bei kleinen Durchströ­ mungsgeschwindigkeit des Dämpfventils, d. h. kleineren Hubge­ schwindigkeiten des Schwingungsdämpfers, Poltergeräusche, die sich aus dem Losbrechen der Kolbenstange begründen, zu ver­ meiden. Man versucht als Gegenmaßnahme ein Vorventil einzu­ setzen, das aber in der bisherigen Ausführung zu einem uner­ wünscht progressiven Kennlinienverlauf des Dämpfventils bei höheren Fluidgeschwindigkeiten führt. Eine spürbare Komfort­ einbuße ist damit verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfventil zu schaffen, das eine tendenziell degressive Dämpfkraftkennlinie aufweist, dabei aber bei kleinen Durchströmungsgeschwindig­ keiten eine ausreichende Drosselung gewährleistet, um Polter­ geräusche des Schwingungsdämpfers zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Vorventil aus einer axial beweglichen Ventilplatte besteht, die von einer Feder belastet ist, wobei die Federlast der Fe­ der des Vorventils kleiner ist als die des Hauptventils.

Das Vorventil ist derart ausgelegt, daß es im Bereich kleinerer bis mittlerer Geschwindigkeiten wirksam ist und die Dämpfkraft gezielt anhebt, wodurch die unangenehmen Polterge­ räusche vermieden werden. Die Federkraft des Hauptventils kann einfach reduziert werden, um im Bereich der größeren Strö­ mungsgeschwindigkeiten keine Verhärtung des Schwingungsdämp­ fers zu bewirken. Eine Reduzierung der Federkraft des Haupt­ ventils hat wiederum zu Folge, daß sich die Anzahl von Feder­ scheiben oder beispielsweise die Anzahl der Federwindungen verringert. Dadurch kann der axiale Bauraum des Hauptventils verkürzt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Feder des Vorventils mit der Federlast des Hauptventils in Reihe ange­ ordnet. Durch die Überlagerung der Federkräfte kann die Feder des Vorventils leichter ausgelegt werden, ohne das eine uner­ wünschte Verhärtung des Vorventils eintritt.

Alternativ stützt sich die Feder des Vorventils unabhängig vom Hauptventil am Dämpfventilkörper ab. Damit wird eine Trennung der Öffnungsbewegung der beiden Ventile erreicht, wodurch das Hauptventil weniger belastet wird.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Feder des Vorventils als eine Scheibenfeder ausgeführt. Als eine Aus­ führungsform ist eine Tellerfeder nutzbar. Sie bietet günstige Bauraumverhältnisse und durch eine geschickte Ausnutzung des Verhältnisses von Schirmung zur Materialstärke wird eine Un­ empfindlichkeit hinsichtlich des Einbauraums erzielt. Bei be­ sonders kleinen Bauraumhöhen kann auch eine Wellfeder zur An­ wendung kommen.

Zur Vermeidung unerwünschter Nachdrosseleffekte durch das Hauptventil weisen das Vorventil und das Hauptventil jeweils einen Voröffnungsquerschnitt auf, wobei der Voröffnungsquer­ schnitt des Hauptventils mindestens so groß ist, wie der des Vorventils.

Als Maßnahme zur Verhinderung von Zischgeräuschen durch das Dämpfventil weist der Dämpfventilkörper eine Ringnut aufweist, die zusammen mit dem Hauptventil eine Beruhigungskammer für das Vorventil darstellt.

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

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 das Dämpfventil dieses Schwingungsdämpfers im Längsschnitt und in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 Kennliniendarstellung des Dämpfventils.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Schwingungsdämpfer ist zum Einbau in Kraftfahrzeuge vorgesehen und wird in üblicher Weise zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau ange­ ordnet. Dieser Schwingungsdämpfer ist in Zweirohrbauart aus­ geführt und besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 1, in dem ein mit einer Kolbenstange 3 verbundener Kolben 5 gleitet. Mittels der Kolbenstangenführung 7 und einem Bodenventilkör­ per 9 ist der Zylinder 1 in einem Behälterrohr 11 zentriert. Die Kolbenstangenführung 7 dient zur zentrischen Führung der Kolbenstange 3, während eine Kolbenstangendichtung 13 den In­ nenraum des Schwingungsdämpfers nach außen abdichtet. Der In­ nenraum des Zylinders 1 wird vom Kolben 5 in einen Arbeits­ raum 13 oberhalb des Kolbens und einen Arbeitsraum 17 unter­ halb des Kolbens getrennt, wobei der Arbeitsraum 17 über den Bodenventilkörper 9 mit einem Ausgleichsraum 19, der zwischen dem Zylinder 1 und dem Behälterrohr 11 angeordnet ist, in Verbindung steht. Die Arbeitsräume 15 und 17 sind mit Dämpf­ flüssigkeit gefüllt, während der Ausgleichsraum 19 nur eine teilweise Füllung mit Dämpfflüssigkeit aufweist und im oberen Bereich eine Gasfüllung besitzt.

In der Fig. 2 ist der Kolben 5 mit einer Ausführungsform des Dämpfventils vergrößert dargestellt. Dabei entspricht der Kolben 5 einem Dämpfventilkörper, dessen Durchströmungskanä­ le 5a, 5b die beiden Arbeitsräume 15, 17 verbindet. Für die Zugrichtung, wenn der Kolben 5 mit der Kolbenstange 3 axial in Richtung der Kolbenstangenführung bewegt wird, steht zur Drosselung des Dämpfungsfluids ein Vorventil 21 und ein Hauptventil 23 zur Verfügung. Das Vorventil 21 besteht aus einer Ventilplatte 21a, die sich an einem Ende der Durchströ­ mungskanäle 5a abstützt und von einer Tellerfeder 21b vorge­ spannt ist. Der Staudruck in den Durchströmungskanälen 5a läßt die Ventilplatte 21a axial bewegen. Dem Vorventil 21 schließt sich das Hauptventil 23 an, das wahlweise aus einer mittels einer Feder 23a vorgespannten Ventilscheibe 23b oder aus min­ destens einer eingespannten Ventilscheibe 23c besteht. Eine Ringnut 25 im Dämpfventilkörper 5 bildet zusammen mit dem Hauptventil 23 eine Beruhigungskammer für das Vorventil 21.

Wenn das Dämpfmedium durch die Durchströmungskanäle 5a die Ventilplatte 21a des Vorventils 21 beaufschlagt, hebt diese gegen die Federkraft der Tellerfeder 21b von ihrem Ventilsitz ab und gibt einen Durchlaß zur Beruhigungskammer frei. Dabei kann ein Voröffnungsquerschnitt 21c wirksam sein, der sich wahlweise als Kerbe im Dämpfventilkörper, aber auch in der Ventilplatte 21a ausführen läßt. Alternativ besteht die Mög­ lichkeit einer Drosselbohrung 21d in der Ventilplatte 21a. Die Beruhigungskammer bzw. Ringnut 25 verhindert eine Geräusch­ entwicklung durch das strömende Dämpfmedium.

Das Hauptventil 23 weist ebenfalls einen Voröffnungsquer­ schnitt 23d auf, der größer ausgeführt ist als der Voröff­ nungsquerschnitt 21c, 21d des Vorventils 21, da ansonsten der Voröffnungsquerschnitt 23d des Hauptventils 23 die Dämpfkraftkennlinie im Bereich geringer Strömungsgeschwindig­ keiten bestimmen würde.

Zur Abstimmung kann sich die Tellerfeder 21b wahlweise, wie in der linken Schnitthälfte dargestellt, am Dämpfventilkörper 5, beispielsweise einer Befestigungsmutter oder, wie im rechten Schnitt, am Hauptventil 23 abstützen. Bei der linken Ausfüh­ rung sind die beiden Ventile 21, 23 völlig getrennt und ermög­ lichen eine gezielte Öffnungsbewegung beider Ventile. Stützt sich die Tellerfeder 21b am Hauptventil 23 ab, wird die Aus­ legung dahingehend erleichtert, indem die Reihenschaltung der beiden Federn 21b, 23a bzw. der Feder 21b und dem Scheibenpa­ ket 23c eine Verringerung der Federrate des Vorventils 21 be­ wirkt, die für die Tellerfeder 21b ein günstigeres Verhältnis von Schirmung zur Materialstärke bedeutet.

In der Fig. 3 sind die Kennlinien des genannten Seriendämpf­ ventils und des erfindungsgemäßen Dämpfventils aufgezeichnet. Dabei ist durch das schraffierte Feld deutlich der Dämpf­ kraftzugewinn gekennzeichnet, der genau im dem Geschwindig­ keitsbereich ausgeführt ist, in dem bisher Poltergeräusche auftraten. Durch den Einsatz des Vorventils kann die Feder­ kraft des Hauptventils 23 verringert werden, so daß die Fe­ dereinrichtung des Hauptventils einer kleineren Belastung ausgesetzt ist. Dabei bleibt aber der insgesamt degressive Kennlinienverlaufim Bereich größerer Strömungsgeschwindig­ keiten erhalten, so daß keine Komfortnachteile hingenommen werden müssen, sondern ein Komfortgewinn eintritt.

Claims (6)

1. Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper, Durchströmungskanälen zur Verbindung von am Dämpfventil angrenzenden Fluidräu­ men, einem Hauptventil, dessen federkraftbelastete Ven­ tilscheibe zumindest Durchströmungskanäle für eine Durchströmungsrichtung abdeckt, ein Vorventil zur Dros­ selung des Fluids bei geringeren Durchströmungsgeschwin­ digkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorventil (21) aus einer axial beweglichen Ventilplatte (21a) besteht, die von einer Feder (21b) belastet ist, wobei die Feder­ last der Feder (21b) des Vorventils (21) kleiner ist als die des Hauptventils (23).

2. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21b) des Vorventils (21) mit der Feder­ last (23a, 23c) des Hauptventils (23) in Reihe angeordnet ist.

3. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (21b) des Vorventils (21) unabhängig vom Hauptventil (23) am Dämpfventilkörper (5) abstützt.

4. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21b) des Vorventils (21) als eine Scheibenfe­ der ausgeführt ist.

5. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorventil (21) und das Hauptventil (23) jeweils einen Voröffnungsquerschnitt (21c, 21d, 23d) aufweisen, wobei der Voröffnungsquerschnitt (23d) des Hauptventils (23) min­ destens so groß ist, wie der des Vorventils (21).

6. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfventilkörper (5) eine Ringnut (25) aufweist, die zusammen mit dem Hauptventil (23) eine Beruhigungskammer für das Vorventil (21) darstellt.