DE102005015628B4

DE102005015628B4 - Ventil

Info

Publication number: DE102005015628B4
Application number: DE102005015628.2A
Authority: DE
Inventors: Georg von Tardy-Tuch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: DE102005015628A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1), das als Bypassventil an einem hydraulischen Schwingungsdämpfer ausgebildet ist, mit mindestens einer durch eine Relativbewegung zwischen einem als fremdkraftbetätigter Schieber dienenden ersten Teil (2) und einem als Schiebersitz dienenden zweiten Teil (3) regelbaren Öffnung, wobei das als Schieber dienende erstes Teil (2) becher- oder glockenförmig ausgebildet ist und wobei in das Ventil (1) eine Drossel (10) integriert ist, wobei die Drossel (10) ein durch eine Feder (13, 14) vorgespanntes relativ zum zweiten Teil (3) verschiebbares und mit dem zweiten Teil (3) einen Spalt von veränderbarer Größe bildendes Element in Form einer Scheibe (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Hydraulische Schwingungsdämpfer weisen üblicherweise ein Dämpferrohr auf, in dem sich eine Dämpfungsflüssigkeit befindet. Ein an einer Kolbenstange angebundener Arbeitskolben trennt den Innenraum des Dämpferrohres in zwei Arbeitsräume. Der Arbeitskolben weist mittels Federscheiben abgedeckte Durchbrüche auf, die zusammenwirkend den Durchfluss der Dämpfungsflüssigkeit zwischen den Arbeitsräumen dämpfen. Für besondere Regelungszwecke wird parallel zu den Durchbrüchen ein Bypass eingerichtet, der über ein Ventil kontinuierlich oder nur in seiner Endstellung geöffnet und geschlossen werden kann. Der Bypass kann mit dem zugehörigen Bypass-Ventil beispielsweise zwischen dem Arbeitskolben und der Kolbenstange angeordnet sein (vgl. DE 102 09 367 C1 , 1). Alternativ kann er beispielsweise innerhalb des Schwingungsdämpfers, z. B. am Bodenventil, oder außerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sein, wobei er über Kanäle mit den Arbeitsräumen verbunden ist.
Aus der DE 102 09 367 C1 ist ein Ventilschieber für ein Bypassventil bekannt. Um die zuziehenden Kräfte zu reduzieren, welche durch die hohen Durchströmgeschwindigkeiten an einer Dichtkante hervorgerufen werden, sind dabei an einem hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem Schaft und einem Teller, welcher mit der umlaufenden, scheibenartig ausgebildeten Dichtkante, innerhalb der eine Ausnehmung angeordnet ist, ausgebildet ist und Durchbrüche (Bohrungen) zur Rückseite aufweist, die Durchbrüche durch den Teller größtmöglich ausgebildet, wobei nur Speichen zwischen der Dichtkante und dem Schaft belassen sind.
Aus der EP 0 285 909 A1 ist ein Ventil an einem hydraulischen Schwingungsdämpfer bekannt, das eine regelbare Öffnung aufweist. Diese Öffnung wird durch eine Relativbewegung zwischen einem fremdkraftbetätigten Schieber und einem Schiebersitz geregelt. Der Schieber ist dabei becher- oder glockenförmig ausgebildet.
Die DE 103 09 743 B3 offenbart einen hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder und einer darin axial oszillierend eintauchend angeordneten Kolbenstange, an deren unterem Ende ein Dämpfungskolben befestigt ist, der den Zylinderraum in zwei Arbeitsräume unterteilt und mit veränderbaren Durchlässen versehen ist, die durch Dämpfungsventile gesteuert werden, und zusätzlich einem, wenigstens zwei voneinander abhängig steuerbare Bypasskanäle aufweisenden, die Arbeitsräume verbindenden Bypass. Damit die wenigstens zwei Bypasskanäle zwar abhängig voneinander, aber nicht unbedingt nacheinander geöffnet und/oder geschlossen werden können, ist der Bypass mittels eines einen Steuerdurchbruch aufweisenden Flachschiebers als Stellelement mehr oder minder verschließbar und erstreckt sich der Flachschieber über die zwei oder mehreren, bezüglich des Flachschiebers nebeneinander mündenden Bypasskanäle, wobei für jeden Bypasskanal ein separater Steuerdurchbruch im Flachschieber vorgesehen ist.
In einer konkreten Ausführungsform wird zur Durchflussregelung ein Schieberventil verwendet, das einen in ein Sinter-Material erodierten Schlitz mit spezieller Ausgestaltung je nach gewünschter Dämpfung ganz oder teilweise verschließt oder freigibt. Die Herstellung eines derartigen Schieberventils ist relativ aufwändig und kostenintensiv.
Derartige Ventile zur Regelung der Dämpfung bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer lassen noch Wünsche offen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eingangs genanntes Ventil zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die in das Ventil integrierte Drossel ist neben der Regelung des Ausströmens der Dämpfungsflüssigkeit über die Größe der Öffnungen noch eine zweite Regelung möglich.
Die Drossel weist dabei ein durch eine Feder vorgespanntes, relativ zum zweiten Teil verschiebbares und mit dem zweiten Teil einen Spalt von veränderbarer Größe bildendes Element auf, insbesondere in Form einer Scheibe. Diese Scheibe ist hierbei bevorzugt verschiebbar in dem Ventil, insbesondere im becher- oder glockenförmigen ersten Teil, angeordnet.
Dadurch, dass das als Schieber dienende erste Teil becher- oder glockenförmig ausgebildet ist, kann dasselbe als relativ einfaches Drehteil ausgebildet sein und somit kostengünstig hergestellt werden.
Das erste Teil weist bevorzugt eine hohlzylindrische Umfangswand mit mindestens einem Steueraus- oder -durchbruch auf, und/oder das zweite Teil ist mit einen vorstehenden hohlzylindrischen Bereich versehen, der mindestens einen Steueraus- oder -durchbruch aufweist. Dabei ragt bevorzugt der hohlzylindrische Bereich des zweiten Teils zumindest teilweise in das erste Teil, insbesondere in die hohlzylindrische Umfangswand des ersten Teils, so dass der oder die Steueraus- und -durchbrüche miteinander oder mit dem anderen Teil derart zusammenwirken, dass eine Öffnung mit variabler Größe gebildet wird, wobei die Größe der Öffnung von der Relativposition der beiden Teile zueinander, insbesondere der Längsverschiebung des ersten Teils gegenüber dem zweiten Teil, bestimmt wird.
Am ersten und/oder am zweiten Teil ist vorzugsweise mindestens ein Steuerausbruch vorgesehen, der gezackt, kurvenförmig, insbesondere sinusförmig, oder halbkreisförmig ausgebildet ist. Ist genau ein Steuerdurchbruch vorgesehen, so ist dieser bevorzugt kreisförmig, gebildet durch eine Bohrung.
Bevorzugt sind mehrere Steueraus- oder -durchbrüche vorgesehen, die in äquidistanten Abständen über den Umfang des Teils verteilt sind, so dass ein gleichmäßig über den Umfang verteiltes Ausströmen der Dämpfungsflüssigkeit möglich ist.
Vorzugsweise sind mehrere Steueraus- oder -durchbrüche vorgesehen, die spiegelbildlich bezüglich einer Parallelen zur Längsachse des entsprechenden Teils ausgebildet sind.
Ein derartiges Ventil wird bevorzugt bei einem hydraulischer Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug verwendet, mit einem, eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder und einer darin axial oszillierend eintauchend angeordneten Kolbenstange, an deren unterem Ende ein Dämpfungskolben befestigt ist, der den Zylinderraum in zwei Arbeitsräume unterteilt und mit veränderbaren Durchlässen versehen ist, die durch Dämpfungsventile gesteuert werden und zusätzlich einem die Arbeitsräume verbindenden Bypass, wobei der Durchfluss durch den Bypass mittels des Ventils regelbar ist.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele mit Abwandlungen näher erläutert. Es zeigen
1 im linken Teil einen Seitenansicht und im rechten Teil einen Schnitt durch ein Ventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welches den prinzipiellen Aufbau und Funktion verdeutlicht,
2a–e verschiedene ausschnittsweise abgewickelt dargestellte Darstellungen der Geometrie des in 1 oben dargestellten Teiles des Ventils, wobei in 2d zusätzlich auch das in 1 unten dargestellt Teil des Ventils dargestellt ist, und
3 im linken Teil einen Seitenansicht und im rechten Teil einen Schnitt durch ein Ventil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ein Regelventil für eine variable Dämpfung bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer, im Folgenden als Ventil 1 bezeichnet, weist ein erstes Teil 2 und ein zweites Teil 3 auf. Dabei ist das erste Teil 2 in axialer Richtung relativ zum zweiten Teil 3 verschiebbar. Das erste Teil 2 hat hierbei die Funktion eines Flachschiebers, wie er bei herkömmlichen Ventilen bekannt ist.
Das erste, als Schieber dienende Teil 2 ist vorliegend ein bearbeitetes Metalldrehteil und weist eine etwa becherförmiger Gestalt auf, wobei die hohlzylindrisch ausgebildete Umfangswand 4 Steueraus- oder -durchbrüche 5 auf der vom Boden 6 beabstandeten Seite aufweist, welche, wie in 2a ausschnittsweise dargestellt, als Steuerausbrüche gezahnt ausgebildet sind.
Das zweite, als Schiebersitz dienende Teil 3 weist einen zylinderförmigen Körper 7 mit Kanälen 8 auf, wobei ein vorstehender hohlzylindrischer Bereich 9 einen Außendurchmesser aufweist, welcher etwas kleiner als der Innendurchmesser der Umfangswand 4 des ersten Teils 2 ist (Übergangspassung), so dass das zweite Teil 3 mit diesem vorstehenden hohlzylindrischen Bereich 9 in das erste Teil 2 ragen kann, wobei die Eindringtiefe von der gewünschten Durchflussmenge abhängt.
Je nach Steuercharakteristik können die Steuerausbrüche gezahnt, kurvenförmig, insbesondere sinus- oder kreisbogenförmig, oder auf sonstige Weise ausgebildet sein. Ferner können Steuerdurchbrüche, insbesondere in Form von Bohrungen (2c), vorgesehen sein.
Das Ventil 1 ist zwischen zwei von einem Zylinder unterteilten Arbeitsräumen A1, A2 angeordnet, in welchen sich eine Dämpfungsflüssigkeit befindet. Um eine Bewegung des Zylinders geregelt zu dämpfen, ist ein Bypass zwischen den beiden Arbeitsräumen A1 und A2 vorgesehen, in welchem das Ventil 1 angeordnet ist.
Werden die beiden Teile 2, 3 ausgehend von der „geschlossenen” Stellung, in welcher jedoch vorliegend ein gewisser Druckausgleich bei unterschiedlichen Drücken p1, p2 zwischen den beiden Seiten des Ventils 1, welche den Arbeitsräumen A1, A2 entsprechen, möglich ist, relativ zueinander verschoben, so vergrößern sich die auch bei „geschlossener” Stellung vorhandenen Öffnungen 10 im Zahngrund, so dass ein schnelleres Aus- bzw. Einströmen der Dämpfungsflüssigkeit und somit ein schnellerer Druckausgleich möglich ist. Somit lässt sich durch den Druckausgleich die Dämpfung von Schwingungen und/oder Stößen durch die Größe der Öffnungen 10, also durch die Position der beiden Teile 2 und 3 zueinander, regeln.
Die Steueraus- oder -durchbrüche müssen nicht notwendigerweise ausschließlich im ersten Teil 2 vorgesehen sein, sondern vielmehr ist auch ein Vorsehen von Steueraus- oder -durchbrüchen ausschließlich im zweiten Teil 3 (im vorstehenden hohlzylindrischen Bereich 9) oder sowohl im ersten als auch im zweiten Teil 2, 3 möglich. So zeigt 2d je halbkreisförmige Steuerausbrüche im ersten und zweiten Teil 2, 3, wobei die beiden Steuerausbrüche miteinander ergänzt einen Kreis bilden. Um im Falle von Steueraus- oder -durchbrüchen im ersten und im zweiten Teil 2, 3 eine definierte Öffnungsgröße sicherzustellen, sind Mittel zur Verdrehungssicherung der beiden Teile 2, 3 vorgesehen, die ein Verdrehen gegeneinander verhindern und sicherstellen, dass die Steueraus- oder -durchbrüche richtig zueinander positioniert sind. In den 2a bis 2e sind die sich wiederholenden Abschnitte durch Strich-Punkt-Linien unterteilt, wobei jeweils nur ein Abschnitt dargestellt ist.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels mit einer Drossel 10 kombiniert, welche zusätzlich zwischen dem ersten und zweiten Teil 2, 3 angeordnet ist.
Die Drossel 10 weist eine Scheibe 11 auf, welche auf einem Schaft 12 am zweiten Teil 3 verschiebbar sitzt. Die Scheibe 11 ist durch eine erste Druckfeder 13 gegen den vorstehenden hohlzylindrischen Bereich 9 vorgespannt. Die erste Druckfeder 13 sitzt ebenfalls auf dem Schaft 12, auf einer Seite in Anlage an der Scheibe 11 und auf der anderen Seite in Anlage an einer am Schaftende angebrachten zweiten Scheibe mit einem Durchmesser, der größer als der Schaftaussendurchmesser ist. Ferner wird die Scheibe 11 durch eine zweite Druckfeder 14 gegen den vorstehenden hohlzylindrischen Bereich 9 vorgespannt. Hierbei liegt das andere Ende der zweiten Druckfeder 14 am ersten Teil 2 an, welcher zur Positionierung derselben einen in die zweite Druckfeder 14 ragenden Vorsprung aufweist.
Durch Heben und Senken des ersten Teils 2 kann durch die Drossel 10 der gedrosselte Volumenstrom zusätzlich variabel stark gedrosselt werden. Die zahnförmigen Steuerausbrüche verringern hierbei den Austrittsquerschnitt des Volumenstroms aus der Drossel 10, wobei die Drosselstärke durch die zweite Druckfeder 14 zusätzlich beeinflusst wird.
Auch in diesem Fall können die Steueraus- oder -durchbrüche anders und/oder zusätzlich oder alternativ am anderen, zweiten Teil 3 ausgebildet sein, insbesondere wie in den 2a bis 2e dargestellt und wie zuvor beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Ventil
2: erstes Teil
3: zweites Teil
4: Umfangswand
5: Steueraus- oder -durchbruche
6: Boden
7: zylinderförmiger Körper
8: Kanal
9: vorstehender hohlzylindrischer Bereich
10: Drossel
11: Scheibe
12: Schaft
13: erste Druckfeder
14: zweite Druckfeder
A1, A2: Seite des Ventils, Arbeitsraum
p1, p2: Druck

Claims

Ventil, das als Bypassventil an einem hydraulischen Schwingungsdämpfer ausgebildet ist, mit mindestens einer durch eine Relativbewegung zwischen einem als fremdkraftbetätigter Schieber dienenden ersten Teil (2) und einem als Schiebersitz dienenden zweiten Teil (3) regelbaren Öffnung, wobei das als Schieber dienende erstes Teil (2) becher- oder glockenförmig ausgebildet ist und wobei in das Ventil (1) eine Drossel (10) integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (10) ein durch eine Feder (13, 14) vorgespanntes relativ zum zweiten Teil (3) verschiebbares und mit dem zweiten Teil (3) einen Spalt von veränderbarer Größe bildendes Element in Form einer Scheibe (11) aufweist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (2) eine hohlzylindrische Umfangswand (4) mit mindestens einem Steueraus- oder -durchbruch (5) aufweist.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (2) mindestens einen Steuerausbruch (5) auf der vom Boden (6) beabstandeten Seite der hohlzylindrischen Umfangswand (4) aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (3) einen vorstehenden hohlzylindrischen Bereich (9) aufweist.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (3) im vorstehenden hohlzylindrischen Bereich (9) mindestens einen Steueraus- oder -durchbruch (5) aufweist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Bereich (9) des zweiten Teils (3), zumindest teilweise in die hohlzylindrische Umfangswand (4) des ersten Teils (2), ragt.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten und/oder am zweiten Teil (2, 3) mindestens ein Steuerausbruch (5) vorgesehen ist, der gezackt, kurvenförmig oder halbkreisförmig ausgebildet ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten und/oder am zweiten Teil (2, 3) mindestens ein Steuerdurchbruch (5) vorgesehen ist, der kreisförmig ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steueraus- oder -durchbrüche (5) vorgesehen sind, die in äquidistanten Abständen über den Umfang des Teils (2 bzw. 3) verteilt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steueraus- oder -durchbrüche (5) vorgesehen sind, die spiegelbildliche zu einer Parallelen zur Längsachse des entsprechenden Teils (2 oder 3) ausgebildet sind.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung eine Längsverschiebung ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (10) im becher- oder glockenförmigen ersten Teil (2) angeordnet ist.
Hydraulischer Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem, eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Zylinder und einer darin axial oszillierend eintauchend angeordneten Kolbenstange, an deren unterem Ende ein Dämpfungskolben befestigt ist, der den Zylinderraum in zwei Arbeitsräume unterteilt und mit veränderbaren Durchlässen versehen ist, die durch Dämpfungsventile gesteuert werden und zusätzlich einem die Arbeitsräume verbindenden Bypass, wobei der Durchfluss durch den Bypass mittels eines Ventils (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 regelbar ist.