DE10134122A1

DE10134122A1 - Schwingungsdämpfer mit geführter Strömung

Info

Publication number: DE10134122A1
Application number: DE10134122A
Authority: DE
Inventors: Dieter Lutz
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2021-07-14
Also published as: DE10134122B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit geführter Strömung, der insbesondere bei Fahrzeugen zwischen Fahrzeugaufbau und Radträger angeordnet ist und eine mit einem Kolben verbundene Kolbenstange aufweist, wobei mindestens zwei Arbeitsräume und ein Ausgleichsraum vorgesehen sind, diese Räume eine Füllung mit Dämpfflüssigkeit besitzen und zwischen den Räumen Durchströmöffnungen vorhanden sind, die gegebenenfalls mit Dämpfventilen zusammenwirken. Zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitsraum und/oder zwischen den Arbeitsräumen sind Durchströmöffnungen aufweisende Einrichtungen angeordnet, die zur Erzeugung und/oder Ausnützung einer Rotationsbewegung der Dämpfflüssigkeit dienen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit geführter Strömung entspre chend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei den bekannten mit hydraulischen Dämpfeinrichtungen versehenen Schwin gungsdämpfer ist zwischen einem Arbeitsraum und einem Ausgleichsraum bzw. zwi schen den Arbeitsräumen eine Dämpfeinrichtung vorgesehen, die durch Dämpfventi le miteinander in hydraulischer Verbindung stehen. Zur Dämpfung der Schwingun gen zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Fahrwerk wird das dem ein- und aus fahrenden Kolbenstangenvolumen entsprechende Dämpfflüssigkeitsvolumen durch die Dämpfeinrichtungen gedrückt, wobei die vom Schwingungsdämpfer aufgenom mene Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt wird. Als Dämpfeinrichtungen sind beispielsweise durch die DE-PS 12 51 116, die DE-OS 22 21 944, die DE 32 02 721 A1 und die DE 27 31 015 C2 Bodenventilanordnungen mit radial verlaufenden Kanälen bekannt, die eine entsprechende Abströmung aufweisen, d. h. beim Ein strömen der Dämpfflüssigkeit in den Ausgleichsraum treffen die Flüssigkeitsstrahlen nahezu senkrecht auf die Innenwand des Außenbehälters, so dass eine undefinierte Verwirbelung der Flüssigkeitsfüllung im Ausgleichsraum erfolgt. Insbesondere bei höherer Dämpfleistung mischt sich die Dämpfflüssigkeit intensiv mit dem Gas und es erfolgt ein starkes Verschäumen, wodurch beim Ausströmen der Dämpfflüssigkeit aus dem Ausgleichsraum Gas mitgerissen wird und somit nicht nur Leistungseinbrü che auftreten sondern auch die Geräuschbildung zunimmt und die Wärmeabfuhr verschlechtert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Schwingungsdämpfern eine we sentliche Verbesserung der Funktion mit einfachen und kostengünstig herstellbaren Mitteln zu schaffen.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkma len von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

So wird erfindungsgemäß ein Schwingungsdämpfer mit einer speziell geführten Strömung geschaffen, wenn zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitsraum und/oder zwischen den Arbeitsräumen Durchströmöffnungen aufweisende Einrich tungen angeordnet sind, die zur Erzeugung und/oder Ausnützung einer Rotations bewegung der Dämpfflüssigkeit dienen. Durch die Rotationsbewegung der Dämpf flüssigkeit wird die Verschäumung auch bei hoher Dämpfleistung unterbunden, denn der Drall sorgt durch Verdichtung der Flüssigkeit für Gasblasenfreiheit. Außerdem wird durch die Rotation der Dämpfflüssigkeit die Wärmeübertragung auf die Behäl terwand und damit die Wärmeabfuhr wesentlich verbessert. Ferner wird durch das Ausnützen der Rotationsenergie eine Druckunterstützung für das Ausströmen der Dämpfflüssigkeit aus dem Ausgleichsraum erzielt.

Die der Erzeugung der Rotationsbewegung dienende Einrichtung wird auf einfache Weise dadurch geschaffen, dass die Durchströmöffnungen mit Austrittsquerschnitten versehen sind, die in Umfangsrichtung des Ausgleichsraums bzw. des Arbeitsraums verlaufende Komponenten aufweisen, wodurch mit nur geringem Aufwand die Rota tionsbewegung erzeugt wird. Die derart geführten Flüssigkeitsstrahlen unterbinden die Verschäumung und bewirken einen intensiven Wärmeaustausch zwischen der Dämpfflüssigkeit und dem Behälter, wodurch einer Überhitzung des Schwingungs dämpfers und der gummielastischen Dichtungsteile entgegengewirkt wird.

Um die Rotationsenergie für das Ausströmen der Dämpfflüssigkeit aus dem Raum ausnützen zu können, sind die entsprechenden Durchströmöffnungen mit Eintritts querschnitten versehen, die der Rotationsbewegung der Dämpfflüssigkeit entgegen gerichtet angeordnet sind. Hierdurch wird der durch die Rotationsbewegung erzeug te Staudruck ausgenützt und dadurch ein Ansaugen von Gas bzw. ein Austreten von Gas aus der Dämpfflüssigkeit infolge eines üblicherweise beim Ansaugen entste henden Unterdrucks vermieden.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Durchströmöffnungen im Ventilkörper eignet sich besonders bei den in Zweirohr-Schwingungsdämpfern vorgesehenen Boden ventilen, die zwischen dem unteren Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum einge baut sind. Bei einer solchen Konstruktion können die Austrittsquerschnitte im Ventil körper auf einfache und kostengünstige Art hergestellt werden. Dasselbe gilt auch für die Anordnung der Eintrittsquerschnitte im Ventilkörper.

Insbesondere bei Durchströmöffnungen, die im Kolben angeordnet sind, ist es vor teilhaft, wenn die zur Erzeugung der Rotationsbewegung verwendeten Austrittsquer schnitte in einem mit dem Kolben verbundenen Bauteil angeordnet sind. Die Durch strömöffnungen im Kolben sind wie bisher ausgeführt und nur die Eintrittsquerschnit te und/oder die Austrittsquerschnitte werden in separaten und vorzugsweise aus Blech bestehenden Bauteilen vorgesehen, so dass ein kostengünstiger Gesamtauf bau geschaffen wird.

Wesentlich zur Erzeugung und Ausnützung der Rotationsbewegung der Dämpfflüs sigkeit ist die Form und Anstellung der Austritts- und/oder Eintrittsquerschnitte. Diese können durch sich verjüngende Kanäle und/oder in sich gekrümmte Kanäle gebildet sein, wobei insbesondere die Richtung am Austritt bzw. am Eintritt von Bedeutung ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Austrittsquerschnitte düsenförmig ausge bildet sind und möglichst tangential in den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Raum mün den.

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

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Zweirohr-Schwingungsdämpfer im Bereich des Bodenventils im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Bodenventil entspre chend der Schnittlinie A-B;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Bodenventil entspre chend der Schnittlinie C-D;

Fig. 4 eine Ausführung eines Bodenventils in der Ansicht von unten;

Fig. 5 eine weitere Bodenventilausführung von unten gesehen;

Fig. 6 eine Ausführung eines Bodenventils mit einem einfach herstellbaren Ventilkörper;

Fig. 7 u. 8 perspektivische Darstellung enes Ventilkörpers für ein Bodenventil.

In Fig. 1 ist das untere Ende eines Zweirohr-Schwingungsdämpfers im Längsschnitt gezeigt. Ein Zylinder 1 wird durch einen Ventilkörper 5 in einem Behälter 3 beim Ver schließen des Schwingungsdämpfers eingespannt. Der Ventilkörper 5 weist ein Rückschlagventil 11 und ein Dämpfventil 13 auf, wobei dem Rückschlagventil 11 Durchströmöffnungen 17 zugeordnet sind und das Dämpfventil 13 mit Durchström öffnungen 15 zusammenwirkt. Ein im Zylinder 1 vorhandener und mit Dämpfflüssig keit gefüllter Arbeitsraum 7 wird durch die im Ventilkörper 5 vorhandenen Durch strömöffnungen 15 und 17 hydraulisch mit einem zwischen der Außenwand des Zy linders 1 und der Innenwand des Behälters 3 angeordneten Ausgleichsraum 9 ver bunden. Bei der Relativbewegung des Fahrzeugaufbaus zum Radträger fährt die nicht eingezeichnete Kolbenstange in den Zylinder 1 ein und aus, wodurch beim Ein fahren das entsprechende Kolbenstangenvolumen aus dem Arbeitsraum 7 über das Dämpfventil 13 und die Durchströmöffnungen 15 in den Ausgleichsraum 9 verdrängt wird. Beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder 1 wird die dem ausfahren den Kolbenstangenvolumen entsprechende Dämpfflüssigkeitsmenge aus dem Aus gleichsraum 9 über die Durchströmöffnungen 17 und das Rückschlagventil 11 in den Arbeitsraum 7 gefördert. Der Ausgleichsraum 9 weist hierzu in den meisten Fällen außer der Dämpfflüssigkeitsfüllung ein Gaspolster auf.

Damit beim Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder 1 die im Arbeitsraum 7 in den Ausgleichsraum 9 verdrängte Dämpfflüssigkeit kein Verschäumen durch Verwir belung der Dämpfflüssigkeit mit dem Gas bewirkt, ist eine Einrichtung vorgesehen, die der Dämpfflüssigkeit im Ausgleichsraum 9 eine Rotationsbewegung erteilt. Diese Einrichtung weist Durchströmöffnungen 15 auf, die durch entsprechende Formge bung eine in Umfangsrichtung des Ausgleichsraums 9 verlaufende Komponente aufweisen.

In Fig. 2 ist der Schnitt A-B nach Fig. 1 dargestellt, wobei eine Ausführungsform die ser mit den Austrittsquerschnitten 19 versehenen Durchströmöffnungen 15 gezeigt ist, die jeweils eine in Umfangsrichtung verlaufende Kraftkomponente auf die Dämpf flüssigkeit ausüben und somit deren Rotation im Ausgleichsraum bewirken. Die der art aus den Austrittsquerschnitten 19 austretenden Flüssigkeitsstrahlen unterbinden nicht nur die Verschäumung, sondern bewirken auch eine bessere Kühlung des Schwingungsdämpfers durch einen intensiven Wärmeaustausch zwischen der Dämpfflüssigkeit und dem Behälter 3. Gleichzeitig sorgt dieser Drall für eine Verdich tung der Dämpfflüssigkeit und somit für deren Gasblasenfreiheit.

Die Einrichtung zur Ausnützung der Rotationsenergie ist in Fig. 3, die dem Schnitt C-D in Fig. 1 entspricht, deutlich gezeigt. Die mit dem Rückschlagventil zusammenwir kenden Durchströmöffnungen 17 sind mit Eintrittsquerschnitten 21 versehen, die der Rotationsbewegung der Dämpfflüssigkeit im Ausgleichsraum 9 entgegengerichtet angeordnet sind. Infolge der Rotationsbewegung und der Anstellung der Eintritts querschnitte 21 entsteht ein Druck, der das Rückströmen begünstigt und das Austre ten von Gas aus der mit Gas gesättigten Dämpfflüssigkeit vermeidet.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Einrichtung zur Erzeugung der Rotations bewegung der Dämpfflüssigkeit im Ausgleichsraum ist in Fig. 4 dargestellt. Die Durchströmöffnungen 15 sind im Ventilkörper wieder als nach unten offene Kanäle ausgeführt, die sich zu den Austrittsquerschnitten 19 hin verengen und die Austritts querschnitte 19 sind als im Wesentlichen in Umfangsrichtung wirkende Düsen aus geführt. Mit einer solchen Ausführung lässt sich eine schnelle Rotationsbewegung verwirklichen.

Sehr einfach und daher kostengünstig herstellbare Einrichtungen zur Erzeugung und Ausnützung der Rotationsbewegung der Dämpfflüssigkeit sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt. In Fig. 5 sind im Ventilkörper 5 die mit den Austrittsquerschnitten 19 ver sehenen Durchströmöffnungen 15 und die mit den Eintrittsquerschnitten 21 ausge bildeten Durchströmöffnungen 17 als separate und nach unten offene Kanäle ausge führt, die beim Einbau in den Behälter vom Behälterboden abgedeckt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 münden die Durchströmöffnungen 15 mit den Aus trittsquerschnitten 19 in kreisbogenförmig begrenzte Durchströmöffnungen 17.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Bodenventilkörper in perspektivischer Darstellung. Die mit dem Dämpfventil 13 zusammenwirkenden Durchströmungsöffnungen 15 werden von in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 23 gebildet, auf denen sich der Bo denventilkörper auch dichtend am Boden des Schwingungsdämpfers abstützt. In einem Zuströmabschnitt 15a führt die Durchströmungsöffnung einen radialen Ver satz aus, so dass sich eine zu den Stegen in Umfangsrichtung verlaufende Strö mung der Dämpfflüssigkeit einstellt. Im letzten Abschnitt des Strömungsweges lenkt ein bogenförmiger Wandungsteil 25 die austretende Dämpfflüssigkeit radial in den Ausgleichsraum 9 (s. Fig. 1) ab. Der bogenförmige Wandungsteil verfügt über eine Prallfläche 27, die die Geschwindigkeit der Dämpfflüssigkeit bei Eintritt in den Bo denventilkörper abbremst. Es baut sich ein Staudruck auf, der das Rückschlagventil 11 (s. Fig. 1) öffnet. Die Strömungswege der Dämpfflüssigkeit überschneiden sich, da die Durchströmungsöffnung 17 mit ihrem Eintrittsquerschnitt 21 einen Teil der Durchströmungsöffnung 15 darstellt.

Aus der Draufsicht nach Fig. 8 ist erkennbar, dass die Durchströmungsöffnung 17 in Richtung des Rückschlagventils 11 eine düsenförmige Querschnittsvergrößerung aufweist, die von einer einseitig angeformten Schräge 29 gebildet wird. Diese Schrä ge 29 ist in Strömungsrichtung benachbart zur Prallfläche 27 ausgeführt. Damit wird ein leichteres Abfliessen der Dämpfflüssigkeit in das Rückschlagventil erreicht. We sentlich bei dem Erfindungsgegenstand ist, dass der im Ventilkörper erzeugte Drall bis in den Arbeitsraum bzw. in den Ausgleichsraum fortgesetzt wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigen, dass die geführten Strö mungen für die Dämpfflüssigkeit in den Räumen auf die verschiedensten Arten erfol gen kann. Es ist nicht erforderlich, dass die Durchströmöffnungen mit Dämpfventilen zusammenwirken müssen, denn sie können auch mit anderen Drosseleinrichtungen, z. B. Bohrungen oder Düsen, kombiniert werden. Ebenso ist eine solche geführte Strömung nicht nur auf Schwingungsdämpfer begrenzt, denn auch andere hydrauli sche Einrichtungen, bei denen Flüssigkeit zwischen Räumen bewegt wird können durch eine derartige Strömungsführung in der Funktion verbessert werden.

Claims

1. Schwingungsdämpfer mit geführter Strömung, der insbesondere bei Fahrzeu gen zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radträger angeordnet ist und eine mit einem Kolben verbundene Kolbenstange aufweist, wobei min destens zwei Arbeitsräume und ein Ausgleichsraum vorgesehen sind, diese Räume eine Füllung mit Dämpfflüssigkeit besitzen und zwischen den Räumen Durchströmöffnungen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen dem Ausgleichsraum (9) und dem Arbeitsraum (7) und/oder zwischen den Arbeitsräumen Durchströmöffnungen (15, 17) aufweisende Einrichtungen, die zur Erzeugung und/oder Ausnützung einer Rotationsbewegung der Dämpfflüssigkeit dienen, angeordnet sind.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Erzeugung der Rotationsbewegung dienende Einrichtung Austrittsquer schnitte (19) aufweist, die in Umfangsrichtung des Ausgleichsraumes (9) bzw. des Arbeitsraumes verlaufende Komponenten aufweisen.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass die der Ausnützung der Rotationsbewegung dienende Einrichtung Eintrittsquerschnitte (21) aufweist, die der Rotationsbewegung der Dämpfflüs sigkeit entgegengerichtet angeordnet sind.

4. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnungen (15, 17) im Ventilkör per (5) angeordnet sind.

5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass die Austrittsquerschnitte (19) im Ventilkörper (5) angeordnet sind.

6. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass die Eintrittsquerschnitte (21) im Ventilkörper (5) angeordnet sind.

7. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass die Austrittsquerschnitte (19) in einem mit dem Ventilkörper (5) verbundenen Bauteil angeordnet sind.

8. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass die Eintrittsquerschnitte (21) in einem mit dem Ventilkörper (5) verbundenen Bauteil angeordnet sind.

9. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, dass die Austrittsquerschnitte (19) und/oder die Ein trittsquerschnitte (21) düsenförmig ausgebildet und schräg in Umfangs- und Axialrichtung verlaufend angeordnet sind.