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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfventilanordnung für einen Stoßdämpfer eines Fahrzeugs, mit einem Zylinder, in dem ein Dämpfkolben axial verschiebbar angeordnet ist, der den Zylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt, die mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind und die über eine oder mehrere Durchströmöffnungen miteinander verbindbar sind, welche über ein federbelastetes Rückschlagventil absperrbar sind, wobei der Dämpfkolben an dem einen Ende einer Kolbenstange angeordnet ist und die Kolbenstange durch die erste Arbeitskammer hindurch abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist.
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Bei einer derartigen Dämpfventilanordnung ist es bekannt mehrere Durchgangsöffnungen auf einem zum Zylinder konzentrischen Teilkreis gleichmäßig verteilt in dem Dämpfventilkörper anzuordnen, die in einen Ringkanal münden. Dieser ist durch eine kreisförmige Ventilscheibe abdeckbar, die von einem Tellerfederpaket gegen den Dämpfventilkörper kraftbeaufschlagt ist und das Schließglied eines Rückschlagventils bildet. Dieses Federscheibenpaket hat keine gestufte Kennlinie. Daher ist auch die Dämpfkraftkennlinie des Stoßdämpfers nicht gestuft.
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Aus der
DE 10 2007 047 516 B3 ist eine Dämpfventilanordnung für einen Stoßdämpfer eines Fahrzeugs bekannt. Diese weist einen Zylinder auf, in dem ein Dämpfkolben axial verschiebbar angeordnet ist. Der Dämpfkolben unterteilt den Zylinder zwei Arbeitskammern, die mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sind. Die Arbeitskammern sind über eine oder mehrere Durchströmkanäle miteinander verbunden. Die Durchströmkanäle sind an einem Ende über ein federbelastetes Rückschlagventil mit einer Ventilscheibe absperrbar. Dämpfkolben ist an einem Ende einer Kolbenstange angeordnet, wobei die Kolbenstange durch eine der beiden Arbeitskammer hindurch abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist. Die Ventilscheibe ist in deren Schließrichtung von einer Druckfeder beaufschlagt, deren Kompressionshub durch eine Hubbegrenzungsscheibe begrenzt ist. Diese Dämpfventilanordnung sieht ein zweistufiges Öffnungsverhalten des Ventils und somit auch eine zweistufige Kennlinie vor. Durch die Verwendung nur einer ersten Feder
19 ist die Kennlinie jedoch auf nur ein mögliches Kennlinienbild eingeschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Dämpfventilanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine gestufte Kennlinie der Druckfedern und damit auch eine gestufte Dämpfkraftlinie des Stoßdämpfers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Mündungen der Durchströmöffnungen von einer axial bewegbaren ringförmigen Ventilscheibe abdeckbar sind, die in Schließrichtung von einer oder mehreren zwischen zwei ringförmigen Hubbegrenzungsscheiben angeordneten ersten Druckfedern beaufschlagt ist, deren maximaler Kompressionshub durch die Hubbegrenzungsscheiben begrenzbar ist, wobei das Paket aus Ventilscheibe, Hubbegrenzungsscheiben und ersten Druckfedern von einer zweiten Druckfeder in Schließrichtung des Rückschlagventils vorgespannt ist und die ersten Druckfedern eine geringere Kraft aufweisen als die zweite Druckfeder.
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Durch diese Ausbildung wird von den Druckfedern eine gestufte Federrate erzeugt, die wiederum zu einer gestuften und geschwindigkeitsabhängigen Dämpfkraftkennlinie des Stoßdämpfers führt. Es ist nun möglich einen Stoßdämpfer so zu gestalten, dass bei geringer Ein- oder Ausfahrgeschwindigkeit geringe Dämpfkräfte erzeugt werden, da nur die erste Druckfeder geringerer Kraft bis zu ihrem maximalen Kompressionshub komprimiert wird. Erst bei höheren Ein- oder Ausfahrgeschwindigkeiten kommt es zusätzlich zu einer Kompression der zweiten Druckfeder.
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Zur radial umlaufend gleichmäßigen Druckbeaufschlagung der Ventilscheibe können die Durchströmöffnungen in einen zur Längsachse des Dämpfkolbens konzentrischen, in dem Dämpfkolben zur Ventilscheibe hin offenen Ringkanal münden, der von der Ventilscheibe abdeckbar ist.
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Sind die Ventilscheibe, die Hubbegrenzungsscheiben und die erste Druckfeder sowie die zweite Druckfeder auf einem zur Längsachse des Dämpfkolbens koaxialen Führungszapfen axial geführt, so werden sie auf einfache Weise in ihrer Sollposition gehalten.
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Zu einer nur geringen Bauraum erfordernden Bauweise führt es wenn die ersten Druckfedern und/oder die zweite Druckfeder Federscheiben oder Tellerfedern sind. Die Vorspannung der ersten Druckfedern und/oder die zweite Druckfeder kann einstellbar sein.
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Zwischen den beiden Hubbegrenzungsscheiben können zwei oder mehr erste Druckfedern in Reihe angeordnet sein, die auch noch unterschiedliche Kräfte aufweisen können, so das eine zusätzliche Stufung erreicht wird.
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In einfacher Ausbildung kann zwischen den Hubbegrenzungsscheiben ein Anschlag angeordnet sein, der den maximalen Hub der Hubbegrenzungsscheiben begrenzt.
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Dazu kann der Anschlag ein konzentrisch zur Längsachse des Dämpfkolbens axial beweglich angeordneter Anschlagring sein, wobei sich die eine erste Druckfeder zum einen an dem Anschlagring und zum anderen an der einen Hubbegrenzungsscheibe abstützt und wobei sich die andere erste Druckfeder zum einem an dem Anschlagring und zum anderen an der anderen Hubbegrenzungsscheibe abstützt.
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Sind dabei die als ringartige Federscheiben oder Tellerfedern ausgebildeten ersten Druckfedern mit ihrem Außenumfang radial an dem Anschlagring und mit ihrem Innenumfang radial an den Hubbegrenzungsscheiben abgestützt, so ist der Anschlagring radial durch die Federscheiben oder Tellerfedern geführt und benötigt seine separaten Führungselemente.
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Die erste Arbeitskammer kann mit der zweiten Arbeitskammer durch eine in der Dämpfventilanordnung angeordnete Bypassverbindung verbunden sein.
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Dabei kann die Bypassverbindung von den Durchströmöffnungen oder dem Ringkanal aus an der radial inneren Seite der Ventilscheiben vorbei über den Bereich der ersten Druckfedern zur zweiten Arbeitskammer führen.
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Zur Steuerung der Bypassverbindung kann die Bypassverbindung bei aneinanderliegenden Hubbegrenzungsscheiben absperrbar sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen Teillängsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung
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2 einen Teillängsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung
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3 einen Teillängsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung
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4 einen Teillängsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung
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5 einen Teillängsschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung
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6 einen Teillängsschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung in einer ersten Stellung
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7 einen Teillängsschnitt der Dämpfventilanordnung nach 6 in einer zweiten Stellung
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8 einen Teillängsschnitt der Dämpfventilanordnung nach 6 in einer dritten Stellung
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9 einen Teillängsschnitt der Dämpfventilanordnung nach 6 in einer vierten Stellung
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10 einen Teillängsschnitt der Dämpfventilanordnung nach 6 in einer fünften Stellung
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11 einen Teillängsschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels einer Dämpfventilanordnung.
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Die in den Figuren dargestellten Dämpfventilanordnungen für einen Stoßdämpfer eines Fahrzeugs sind in einem Dämpfkolben 1 angeordnet, der den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum eines Zylinders 2 in eine erste Arbeitskammer 3 und eine zweite Arbeitskammer 4 unterteilt. An dem Dämpfkolben 1 ist einseitig eine Kolbenstange 5 angeordnet, die durch die erste Arbeitskammer 3 hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist.
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Der Dämpfkolben weist einen Dämpfventilkörper 6 auf, in dem mehrere axiale Durchströmöffnungen 7 ausgebildet sind, die von der ersten Arbeitskammer 3 zu einem Ringkanal 8 auf der der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Seite führen.
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Die der der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandte offene Seite des Ringkanals 8 ist von einer ersten ringförmigen Ventilscheibe 9 ganz oder teilweise abdeckbar, die an ihrem radial inneren Bereich fest mit dem Dämpfventilkörper 6 verbunden ist. Auf der Seite der zweiten Arbeitskammer 4 ist eine ringförmige zweite Ventilscheibe 10 mit größerem Außendurchmesser als die erste Ventilscheibe 9 in Anlage, die ebenfalls an ihrem radial inneren Bereich fest mit dem Dämpfventilkörper 6 verbunden ist.
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An der der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Seite der zweiten Ventilscheibe 10 liegt eine ringförmige erste Hubbegrenzungsscheibe 11 an. In einem einem maximalen Kompressionshub 12 entsprechenden Abstand zur ersten Hubbegrenzungsscheibe 11 ist eine ringförmige zweite Hubbegrenzungsscheibe 13 geordnet, wobei die beiden ringförmigen Hubbegrenzungsscheiben 11 und 13 mit ihrem Innendurchmesser koaxial an einem mit dem Dämpfventilkörper 6 verbundenen Bauteil verschiebbar geführt sind.
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Zwischen den beiden Hubbegrenzungsscheiben 11 und 13 sind zwei als erste Tellerfedern 15 ausgebildete erste Druckfedern angeordnet, die mit ihren radial umlaufenden äußeren Rändern direkt oder indirekt aneinander abgestützt sind und die mit ihren radial umlaufenden inneren Rändern jeweils eine der Hubbegrenzungsscheiben 11 und 13 voneinander weg kraftbeaufschlagen.
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Die zweite Hubbegrenzungsscheibe 13 ist auf ihrer der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Seite von einer als zweite Druckfeder ausgebildeten zweiten Tellerfeder 14 in Richtung auf die erste Arbeitskammer 3 hin kraftbeaufschlagt. Abgestützt ist die zweite Tellerfeder an einer mit dem Dämpfventilkörper 6 fest verbundenen Anschlagscheibe 16.
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Die Federkraft der ersten Tellerfedern 15 ist größer als die Federkraft der zweiten Tellerfeder 14.
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Bei dem in 1 in der Schließstellung dargestellten Ausführungsbeispiel der Dämpfventilanordnung weist die erste Ventilscheibe 9 in ihrem radial äußeren Bereich radial nach außen offene Aussparungen 17 auf, über deren geringen Durchtrittsquerschnitt der Ringkanal 8 permanent mit der zweiten Arbeitskammer 4 verbunden ist. Dadurch kann bei geringen Kolbenbewegungen ein begrenzter Austausch von Dämpfflüssigkeit zwischen der ersten und zweiten Arbeitskammer 3, 4 erfolgen.
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Weiterhin ragt eine koaxial fest mit dem Dämpfventilkörper 6 verbundene Anschlagscheibe 18 radial zwischen die beiden Hubbegrenzungsscheiben 11 und 13, wobei die zweite Hubbegrenzungsscheibe 13 von der zweiten Tellerfeder 14 gegen die Anschlagscheibe 18 federbeaufschlagt ist.
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Bei ansteigendem Druck in der ersten Arbeitskammer 3 heben zunächst die beiden Ventilscheiben 9, 10 entgegen der Kraft der beiden ersten Tellerfedern 15 von dem Ringkanal 8 ab und öffnen diesen. Dabei wird auch die erste Hubbegrenzungsscheibe 11 zur zweiten Hubbegrenzungsscheibe 13 hin bewegt. Nach dieser ersten Öffnungsstufe gelangt die erste Hubbegrenzungsscheibe 11 in Anschlag an die zweite Hubbegrenzungsscheibe 13, so dass diese entgegen der Kraft der zweiten Tellerfeder 14 von der Anschlagscheibe 16 abhebt und das gesamte Paket aus Ventilscheiben 9, 10, Hubbegrenzungsscheiben 11, 13 sowie erste Tellerfedern 15 entgegen der Kraft der zweiten Tellerfeder 14 bewegt wird und der Öffnungsquerschnitt des Ringkanals 8 in einer zweiten Öffnungsstufe noch weiter geöffnet wird.
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Das Ausführungsbeispiel der 2 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der 1. Zusätzlich ist eine Bypassverbindung 19 vorhanden, die von dem Ringkanal 8 radial nach innen sowie an der axialen Führung 20 von Ventilscheiben 9, 10 und erster Hubbegrenzungsscheibe 11 entlang in den Bereich 21 zwischen die beiden ersten Tellerfedern 15 führt. Damit wird auch die an der zweiten Hubbegrenzungsscheibe 13 abgestützte erste Tellerfeder 15 die Öffnungsbewegung unterstützend druckbeaufschlagt, wodurch ein Übergang zwischen der ersten und der zweiten Öffnungsstufe geschaffen wird.
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Das Ausführungsbeispiel der 3 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der 1. Unterschiedlich ist nur, dass die erste Ventilscheibe 9 keine Aussparungen besitzt und dass die radial äußeren Bereiche der ersten Tellerfedern 15 über einen Anschlagring 22 aneinander abgestützt sind, der konzentrisch zur Längsachse 23 des Dämpfkolbens 1 axial beweglich angeordnet ist. Dabei sind die ersten Tellerfedern 15 weiterhin mit ihrem Außenumfang radial an dem Anschlagring 22 und wie auch bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 3 mit ihrem Innenumfang radial an den Hubbegrenzungsscheiben 11 und 13 abgestützt. Das maximale axiale Gesamtspiel zwischen dem Anschlagring 22 und der ersten sowie der zweiten Hubbegrenzungsscheibe 11 und 13 entspricht dem maximalen Öffnungshub der ersten Öffnungsstufe.
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Zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der 3 weist das Ausführungsbeispiel der 4 entsprechend 3 Aussparungen 17 und eine Anschlagscheibe 18 auf.
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Das Ausführungsbeispiel der 5 entspricht dem Ausführungsbeispiel der 4. Zusätzlich ist zwischen der zweiten Ventilscheibe 10 und der ersten Hubbegrenzungsscheibe 11 eine konzentrische Abstandsscheibe 24 angeordnet, die einen geringeren Außendurchmesser aufweist, als die zweite Ventilscheibe 10. Dies führt dazu, dass das Paket aus den beiden Ventilscheiben 9, 10 bei erhöhtem Druck in dem Ringkanal 8 wie dargestellt zunächst federnd über die radial umlaufende Außenkante der Abstandsscheibe 24 abgebogen wird und dabei schon zu einem begrenzten Öffnungsquerschnitt führt, ehe dann die oben beschriebenen erste Öffnungsstufe folgt.
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Das Ausführungsbeispiel der 6 bis 10 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der 4. Zusätzlich weist es eine Bypassverbindung 19 entsprechend 2 auf. Die der ersten Arbeitskammer 3 nähere erste Tellerfeder 15 besteht aus zwei aneinanderliegenden Tellerfedern 15' und 15'' und die der zweiten Arbeitskammer 4 nähere erste Tellerfeder 15 aus drei aneinanderliegenden Tellerfedern 15''', 15'''' und 15'''''.
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Weiterhin sind an dem Anschlagring 22' Durchströmkanäle 25 ausgebildet, die von dem Bereich der radial umlaufenden Außenkontur der ersten Tellerfedern 15'–15''''' radial nach außen zur zweiten Arbeitskammer 4 führen und einen leichten Durchfluss bei abgehobenen ersten Tellerfedern 15'–15''''' von dem Raum zwischen den beiden Tellerfederpaketen zur zweiten Arbeitskammer 4 ermöglichen.
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Wie in 8 zu sehen ist heben nach der ersten Öffnungsstufe zunächst die ersten Tellerfedern 15' und 15'' um einen Abstand H1 vom Anschlagring 22' ab, da ihre Federkraft geringer ist, als die Federkraft der bei weiterer Druckerhöhung um einen Abstand H2 abhebenden ersten Tellerfedern 15''' bis 15''''' (9). Dabei ist vorzugsweise der Abstand H1 < H2.
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Damit werden zwei Zwischenöffnungsstufen zwischen der ersten Öffnungsstufe und der zweiten Öffnungsstufe geschaffen. 10 zeigt die mit allen Öffnungsstufen geöffnete Dämpfventilanordnung.
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Das Ausführungsbeispiel der 11 entspricht weitgehend dem der 6, wobei die der zweiten Arbeitskammer 4 nähere erste Tellerfeder 15 nur eine einzige Tellerfeder 15 ist.
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Die Bypassverbindung 19 ist nicht nur zu dem Bereich zwischen den ersten Tellerfedern sondern auch auf die der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Seite der zweiten Hubbegrenzungsscheibe 13 geführt. Dort sind vertiefte radiale Kammern 26 ausgebildet, die von einer dritten Tellerfeder 27 abgedeckt sind.
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Die dritte Tellerfeder 27 liegt mit ihrem radial inneren Bereich an einer zweiten Abstandsscheibe 28 an, die einen geringeren Durchmesser aufweist, als die dritte Tellerfeder 27. Bei Erreichen eines bestimmten über die Bypassverbindung 19 zugeführten Drucks hebt die dritte Tellerfeder 27 von der zweiten Hubbegrenzungsscheibe 13 ab und öffnet die Kammern 26 zur zweiten Arbeitskammer 4. Dabei kann die dritte Tellerfeder 27 um die äußere radial umlaufende Kante der zweiten Abstandsscheibe 28 abgebogen werden, bis sie an einer koaxial an dem Dämpfventilkörper 6 verschiebbar geführten und von der zweiten Tellerfeder 14 in Richtung gegen die zweite Abstandsscheibe 28 federbeaufschlagten Zwischenscheibe 29 in Anlage kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfkolben
- 2
- Zylinder
- 3
- erste Arbeitskammer
- 4
- zweite Arbeitskammer
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Dämpfventilkörper
- 7
- Durchströmöffnungen
- 8
- Ringkanal
- 9
- erste Ventilscheibe
- 10
- zweite Ventilscheibe
- 11
- erste Hubbegrenzungsscheibe
- 12
- max. Kompressionshub
- 13
- zweite Hubbegrenzungsscheibe
- 14
- zweite Tellerfeder
- 15
- erste Tellerfeder
- 15'
- erste Tellerfeder
- 15''
- erste Tellerfeder
- 15'''
- erste Tellerfeder
- 15''''
- erste Tellerfeder
- 15'''''
- erste Tellerfeder
- 16
- Anschlagscheibe
- 17
- Aussparungen
- 18
- Anschlagscheibe
- 19
- Bypassverbindung
- 20
- axiale Führung
- 21
- Bereich
- 22
- Anschlagring
- 22'
- Anschlagring
- 23
- Längsachse
- 24
- Abstandsscheibe
- 25
- Durchströmkanäle
- 26
- Kammern
- 27
- dritte Tellerfeder
- 28
- zweite Abstandsscheibe
- 29
- Zwischenscheibe