DE102006040099A1 - Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit - Google Patents

Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit Download PDF

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Abstract

Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit, enthaltend einen Grundkörper, welcher einen in einer Ebene liegenden Dichtsitz und mindestens eine Öffnung aufweist, eine Spannhülse, ein Spannstück und mindestens eine Ventilscheibe, wobei die dem Dichtsitz des Grundkörpers zugeordnete Ventilscheibe in radialer Richtung zweigeteilt ist und sich aus einer inneren Ventilscheibe und einer äußeren Ventilscheibe zusammensetzt, wobei die axiale Höhe der inneren Ventilscheibe geringer ist als die axiale Höhe der äußeren Ventilscheibe, um eine Vorspannkraft in axialer Richtung der äußeren Ventilscheibe und/oder mindestens einer weiteren Ventilscheibe des Ventils zu erzeugen.

Description

  • Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit enthaltend einen Grundkörper, welcher einen in einer Ebene liegenden Dichtsitz und mindestens eine Öffnung aufweist, eine Spannhülse, ein Spannstück und mindestens eine Ventilscheibe, wobei die dem Dichtsitz des Grundkörpers zugeordnete Ventilscheibe in radialer Richtung zweigeteilt ist und sich aus einer inneren Ventilscheibe und einer äußeren Ventilscheibe zusammensetzt.
  • Ein Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit der eingangs genannten Art ist aus der Druckschrift DE 199 32 717 A1 bekannt. Die aus dieser Druckschrift bekannte Feder-Dämpfer-Einheit weist zwei räumlich voneinander getrennte Überströmdrosseln mit einem Grundkörper, jeweils mindestens einem Deckelstück und mindestens einer Dichtscheibe auf, so dass die Durchflussrichtungen der Überströmdrosseln gegensinnig angeordnet sind. Die zwei Überströmdrosseln sind in dem Kolben eines Luftdämpfers integriert. In einem besonderen Ausführungsbeispiel weist die Überströmdrossel eine äußere, fest zwischen Deckelstück und Grundkörper eingespannte Abstandsscheibe und eine innere, ebenfalls fest zwischen Deckelstück und Grundkörper eingespannte Dichtscheibe auf. Um die Vorspannung der Dichtscheibe zu variieren, ist es erforderlich, entweder die geometrische Gestaltung eines Deckelstücks in radialer Richtung zu verändern und/oder die axiale Stärke der äußeren, fest eingespannten Abstandsscheibe gegenüber der inneren, fest eingespannten Dichtscheibe zu reduzieren.
  • Der Nachteil einer derartigen Überströmdrossel bzw. eines derartigen Ventils besteht darin, dass ein hoher Fertigungsaufwand für die Änderung der geometrischen Gestaltung des Deckelstücks erforderlich ist und/oder das Deckelstück und der Grundkörper aufgrund der geringeren axialen Stärke der äußeren Abstandsscheibe gegenüber der inneren Dichtscheibe gegeneinander verspannt werden, was zu einer irreversiblen Beschädigung dieser Bauteile führen kann, um eine Vorspannung der inneren, fest eingespannten Dichtscheibe zu erzielen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil für eine Feder-Dämpfer-Einheit zu schaffen, welches einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist und bei welchem die Vorspannung der Ventilscheibe auf einfache Art und Weise veränderbar ist, ohne die Haltbarkeit und/oder Lebensdauer anderer Bauteile zu beeinträchtigen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die axiale Höhe der inneren Ventilscheibe ist geringer als die axiale Höhe der äußeren Ventilscheibe, um eine Vorspannkraft in axialer Richtung der äußeren Ventilscheibe und/oder mindestens einer weiteren Ventilscheibe des Ventils zu erzeugen. Die innere Ventilscheibe wird zwischen dem Grundkörper, der Spannhülse und dem Spannstück fest eingespannt. Die äußere Ventilscheibe wird im Bereich des Innendurchmessers, d.h. des inneren Randbereichs, einseitig von einem Spannstück, einer Spannhülse oder von einer weiteren Ventilscheibe in axialer Richtung fixiert. Im Bereich des Außendurchmessers liegt die äußere Dichtscheibe mit der einen Seite auf dem Dichtsitz des Grundkörpers auf und wird ggf. auf der anderen Seite von einer weiteren Ventilscheibe in axialer Richtung fixiert. In radialer Richtung wird die äußere Ventilscheibe von der inneren Ventilscheibe fixiert. Die äußere Ventilscheibe ist somit nicht fest eingespannt und liegt schwimmend gelagert zwischen Grundkörper und ggf. weiterer Ventilscheibe. Beim Betrieb des Ventils, d.h. wenn Strömungsmedium durch das Ventil geführt wird, kann sich die äußere Ventilscheibe ggf. mit den weiteren Ventilscheiben in eine Öffnungsrichtung, d.h. in Strömungsrichtung, bewegen und die Öffnung im Grundkörpers freigeben. In der anderen Strömungsrichtung des Strömungsmediums wird der Dichtsitz von der äußeren Dichtscheibe verschlossen.
  • Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einfachen und kostengünstigen Mitteln die Vorspannkraft der Ventilscheibe bzw. Ventilscheiben und damit die Charakteristik des Ventils sehr gut und präzise an die Anforderungen der jeweiligen Feder-Dämpfer-Einheit angepasst werden kann, ohne konstruktive Änderungen an dem Grundaufbau und insbesondere dem Grundkörper des Ventils vornehmen zu müssen. Insbesondere die Herstellung des ebenen Dichtsitzes des Grundkörpers ist weiterhin einfach und kostengünstig durch einen Schleifprozess oder dgl. möglich. Allein durch die Änderung der axialen Höhe, d.h. deren Stärke, der Ventilscheiben ist eine Anpassung und Änderung der Vorspannkraft der äußeren Ventilscheibe und der ggf. weiteren Ventilscheibe bzw. Ventilscheiben des Ventil möglich, wobei die Ventilscheiben beispielsweise durch einen Stanzprozess aus einem Bandmaterial oder dgl. einfach und kostengünstig herstellbar sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Aussparung aufweist, in welche die äußere Ventilscheibe in axialer Richtung zumindest mit einem Teilbereich des radial inneren Randbereichs eintauchen kann. Der Vorteil der Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der innere Randbereich der äußeren Ventilscheibe nicht fest eingespannt ist und sich zumindest in eine axiale Richtung frei bewegen und in die Aussparung eintauchen kann. Dabei liegt die dem Grundkörper abgewandte Ebene des inneren Randbereichs der äußeren Ventilscheibe vorzugsweise auf der gleichen axialen Höhe wie die dem Grundkörper abgewandte Ebene der dünneren, inneren Ventilscheibe. In einer besonderen Ausführungsform ist die Aussparung des Grundkörpers umlaufend ausgeführt, so dass die äußere Ventilscheibe entsprechend mit dem gesamten, umlaufenden Randbereich des inneren Durchmessers in die Aussparung eintauchen kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die äußere Ventilscheibe gegenüber der Ebene des Dichtsitzes in einem Winkel angeordnet ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass die äußere Ventilscheibe mit einer Vorspannkraft auf dem radial äußeren Steg des Dichtsitzes des Ventil-Grundkörpers aufliegt und somit die Dichtwirkung zwischen der äußeren Ventilscheibe und dem Dichtsitz verbessert. Damit ist es möglich ggf. vorhandene kleine Unebenheiten, erhöhte Rauhigkeiten oder dgl. des Dichtsitzes auszugleichen und eine verbesserte Dichtwirkung zu erzielen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, dass der Winkel in einem Bereich von 0,1° bis 5° liegt. Dieser Winkelbereich hat sich für eine verbesserte Dichtwirkung der äußeren Ventilscheibe gegenüber dem Dichtsitz des Grundkörpers und die Einstellung einer erforderlichen Vorspannkraft der Ventilscheibe(n) als gut geeignet herausgestellt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der Winkel in einem Bereich von 0,2° bis 0,5° liegt. Dieser Winkelbereich kann in Bezug auf ausreichende Dichtwirkung und erforderliche Vorspannung der äußeren Ventilscheibe und ggf. der weiteren Ventilscheibe(n) gegenüber dem Grundkörper des Ventils als optimal erwiesen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die äußere Ventilscheibe mindestens eine Führungsnase aufweist, welche in die Aussparung des Grundkörpers eintaucht. Die Führungsnase ist im Randbereich des inneren Durchmessers der äußeren Ventilscheibe angeordnet. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass durch die Führungsnase die radiale Positionierung, z.B. bei der Montage, und/oder die radiale Führung der äußeren Ventilscheibe gegenüber dem Grundkörper und der inneren Ventilscheibe entscheidend verbessert wird und etwaige Fehlfunktionen des Ventils durch verhaken oder verkanten der äußeren Ventilscheibe sicher verhindert wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist vorgesehen, dass die äußere Ventilscheibe mindestens drei Führungsnasen aufweist, welche die radiale Führung der äußeren Ventilscheibe gegenüber dem Grundkörper bewirken. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die radiale Führung der Ventilscheibe insbesondere gegenüber dem Grundkörper allein durch die mindestens drei Führungsnasen durchgeführt wird. Die Führungsnasen können aus dem inneren Randbereich der äußeren Ventilscheibe umgebogen werden, wobei das restliche Material ab dem Biegepunkt der Führungsnasen entfernt wird, so dass der Biegepunkt der Führungsnasen den Innendurchmesser der äußeren Ventilscheibe darstellt. Die Führungseigenschaft der äußeren Ventilscheibe wird durch die mindestens drei Führungsnasen wesentlich verbessert, was Fehlfunktionen des Ventils sicher verhindert.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ist vorgesehen, dass die äußere Ventilscheibe ein Strömungsmedium nur in eine Durchflussrichtung durch die Aussparung und Öffnung des Grundkörpers durchströmen lässt. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die äußere Ventilscheibe auf der dem Grundkörper abgewandten Seite von mindestens einer weiteren Ventilscheibe, einem Spannstück oder dgl. in axialer Richtung fixiert wird. In radialer Richtung wird die äußere Ventilscheibe von der inneren Ventilscheibe und/oder dem inneren Steg des Grundkörpers, welcher der Aussparung des Grundkörpers zugeordnet ist, fixiert. Durch diese Fixierungen ist ein sicherer und verschleißfreier Betrieb der äußeren Ventilscheibe bzw. des Ventils möglich.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, dass als Strömungsmedium ein Gas oder Luft verwendet wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass Luft oder Gas ein Strömungsmedium mit hervorragenden Federungs- und/oder Dämpfungseigenschaften darstellen. Ein weiterer Vorteil besteht in der guten Umweltverträglichkeit von Luft und/oder Gas, was bei einer Leckage oder der Entsorgung der Feder-Dämpfer-Einheit von besonderem Interesse ist.
  • Ausführungsbeispiele und weiter Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigen:
  • 1 Eine Feder-Dämpfer-Einheit,
  • 2 Ein Ventil.
  • Die 1 zeigt eine – vorzugsweise pneumatische – Feder-Dämpfer-Einheit 1, welche mittels eines Deckels 28 z.B. mit einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeuges und mittels eines Verbindungselementes 32 z.B. mit einer Radaufhängung eines Fahrzeuges verbunden werden kann. Das in der 2 näher erläuterte Ventil 2 setzt sich aus einem Grundkörper 4, einer Spannhülse 8, einem Spannstück 10 und mindestens zwei Ventilscheiben zusammen. Der Grundkörper 4 des Ventils 2 ist auf seiner radialen Außenseite mit einem Kolbenring 34 verbunden, welcher auf der Innenseite eines Zylinders 20 dichtend gleitet. Das Ventil 2 ist fest mit dem einen Ende einer Kolbenstange 24 verbunden. Die Kolbenstange 24 wird von einem Führungsbereich 22 des Zylinders 20 geführt und ist an dem anderen Ende fest mit dem Deckel 28 verbunden. An dem Deckel 28 ist das eine Ende eines Schlauchrollbalges 26 fest angebracht. Das andere Ende des Schlauchrollbalges 26 ist im Führungsbereich 22 fest mit dem Zylinder 20 verbunden, so dass ein geschlossener Federraum 30 gebildet wird.
  • Der Innenraum des Zylinders 20 wird von dem Ventil 2 in einen ersten Dämpfungsraum 3a und einen zweiten Dämpfungsraum 3b unterteilt. Über das Ventil 2 und die Öffnungen 6 kann Strömungsmedium von dem ersten Dämpfungsraum 3a in den zweiten Dämpfungsraum 3b überführt werden und umgekehrt. Es ist aber auch möglich das Ventil 2 innerhalb des Führungsbereich 22 des Zylinders 20 anzuordnen, um über die Öffnungen 6 Strömungsmedium von dem Federraum 30 in den ersten Dämpfungsraum 3a zu überführen und umgekehrt. Die Verwendung des Ventils 2 ist nicht auf eine Anordnung in einer pneumatischen, hydropneumatischen oder hydraulischen Feder-Dämpfer-Einheit beschränkt, sondern kann in jeder beliebigen Feder-Dämpfer-Einheit zwischen zwei Wirkräumen zur Anwendung kommen.
  • Die 2 zeigt ein Ventil 2 in geschlossenen Zustand, wie dies beispielsweise in einer Feder-Dämpfer-Einheit 1 der 1 einsetzbar ist, bestehend aus einem Grundkörper 4, einer Spannhülse 8, einer inneren Ventilscheibe 12a, einer äußeren Ventilscheibe 12b, einer zweiten Ventilscheibe 13, einer dritten Ventilscheibe 14, einer vierten Ventilscheibe 15 und einem Spannstück 10. Zwischen dem Grundkörper 4 und einem Zylinder 20 ist ein Kolbenring 34 angeordnet. Die innere Ventilscheibe 12a, die zweite Ventilscheibe 13, die dritte Ventilscheibe 14 und die vierte Ventilscheibe 15 sind zwischen der Spannhülse 8 und dem Grundkörper 4 in axialer Richtung fest fixiert, wobei ein Spannstück 10 fest mit der Spannhülse 8 verbunden ist, um den Grundkörper 4 und die Ventilscheiben 12a, 13, 14 und 15 axial zu fixieren. Die innere Ventilscheibe 12a liegt dabei plan auf der Ebene 16 des Dichtsitzes 19 im Bereich des inneren Steges 4a des Grundkörpers 4 auf.
  • Die äußere Ventilscheibe 12b wird zwischen dem äußeren Steg 4b des Grundkörpers 4 und der zweiten Ventilscheibe 13 in axialer Richtung fixiert. Die äußere Ventilscheibe 12b ist dabei gegenüber der Ebene 16 des Dichtsitzes 19 um den Winkel alpha geneigt. Ferner weist die äußere Ventilscheibe 12b eine größere axiale Höhe h2 auf als die axiale Höhe h1 der inneren Ventilscheibe 12a. In radialer Richtung wird die äußere Ventilscheibe 12b von der inneren Ventilscheibe 12a und von dem Außendurchmesser des inneren Steges 4a fixiert. Dabei taucht die äußere Ventilscheibe 12b zumindest teilweise mit ihrem inneren Randbereich 5 und mindestens einer Führungsnase 17 in eine Aussparung 7 des Grundkörpers 4 ein.
  • Entsprechend der Druckverhältnisse in den zugeordneten Wirkräumen (z.B. 3a, 3b der 1) des Ventils 2, kann die äußere Ventilscheibe 12b von dem äußeren Steg 4b des Grundkörpers 4 in Durchflussrichtung 18 des Strömungsmediums abgehoben werden, um Strömungsmedium über die Öffnungen 6 und die Aussparung 7 von dem einen Wirkraum in den anderen Wirkraum zu überführen. Dabei werden auch die zweite, dritte und vierte Ventilscheibe 13, 14, 15 im Bereich des Außendurchmessers in Durchflussrichtung 18 bewegt, wobei alle Ventilscheiben 12b, 13, 14, 15 eng aneinander liegen. Sobald sich die Druckverhältnisse in den Wirkräumen entsprechend geändert haben, wird das Ventil 2 wieder geschlossen und die äußere Ventilscheibe 12b liegt wieder dichtend auf dem Dichtsitz 19 des äußeren Steges 4b auf, so dass kein Strömungsmedium mehr zwischen den Wirkräumen ausgetauscht werden kann.
    • 1
    Feder-Dämpfer-Einheit
    2
    Ventil
    3a
    erster Dämpfungsraum
    3b
    zweiter Dämpfungsraum
    4
    Grundkörper
    4a
    innerer Steg
    4b
    äußerer Steg
    5
    innerer Randbereich
    6
    Öffnung
    7
    Aussparung
    8
    Spannhülse
    10
    Spannstück
    12a
    innere Ventilscheibe
    12b
    äußere Ventilscheibe
    13
    zweite Ventilscheibe
    14
    dritte Ventilscheibe
    15
    vierte Ventilscheibe
    16
    Ebene (Dichtsitz)
    17
    Führungsnase(n)
    18
    Durchflussrichtung
    19
    Dichtsitz
    20
    Zylinder
    22
    Führungsbereich
    24
    Kolbenstange
    26
    Schlauchrollbalg
    28
    Deckel
    30
    Federraum
    32
    Verbindungselement
    34
    Kolbenring
    h1
    axiale Höhe (der inneren Ventilscheibe)
    h2
    axiale Höhe (der äußeren Ventilscheibe)
    alpha
    Winkel

Claims (9)

  1. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) enthaltend einen Grundkörper (4), welcher einen in einer Ebene (16) liegenden Dichtsitz (19) und mindestens eine Öffnung (6) aufweist, eine Spannhülse (8), ein Spannstück (10) und mindestens eine Ventilscheibe (12a, 12b, 13, 14, 15), wobei die dem Dichtsitz (19) des Grundkörpers (4) zugeordnete Ventilscheibe (12a, 12b) in radialer Richtung zweigeteilt ist und sich aus einer inneren Ventilscheibe (12a) und einer äußeren Ventilscheibe (12b) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe (h1) der inneren Ventilscheibe (12a) geringer ist als die axiale Höhe (h2) der äußeren Ventilscheibe (12b), um eine Vorspannkraft in axialer Richtung der äußeren Ventilscheibe (12b) und/oder mindestens einer weiteren Ventilscheibe (13, 14, 15) des Ventils (2) zu erzeugen.
  2. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) eine Aussparung (7) aufweist, in welche die äußere Ventilscheibe (12b) in axialer Richtung zumindest mit einem Teilbereich des radial inneren Randbereichs (5) eintauchen kann.
  3. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilscheibe (12b) gegenüber der Ebene (16) des Dichtsitzes (19) in einem Winkel (alpha) angeordnet ist.
  4. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (alpha) in einem Bereich von 0,1° bis 5° liegt.
  5. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (alpha) in einem Bereich von 0,2° bis 0,5° liegt.
  6. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilscheibe (12b) mindestens eine Führungsnase (17) aufweist, welche in die Aussparung (7) des Grundkörpers (4) eintaucht.
  7. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilscheibe (12b) mindestens drei Führungsnasen (17) aufweist, welche die radiale Führung der äußeren Ventilscheibe (12b) gegenüber dem Grundkörper (4) bewirken.
  8. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilscheibe (12b) ein Strömungsmedium nur in eine Durchflussrichtung (18) durch die Aussparung (7) und Öffnung (6) des Grundkörpers (4) durchströmen lässt.
  9. Ventil (2) für eine Feder-Dämpfer-Einheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strömungsmedium ein Gas oder Luft verwendet wird.
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