DE102007053173A1

DE102007053173A1 - Druckregelventil

Info

Publication number: DE102007053173A1
Application number: DE102007053173A
Authority: DE
Inventors: Axel Nieder-Vahrenholz; Christian Courth; Fabian Wey; Marcus Forche; Jan Hoffmann; Harald Dr. Biller; Jochen Klein
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, dessen Ventilsitzplatte (8) mit einer Bodenplatte (9) im Gehäuse (1) zu einer zweiteiligen Ventilsitzbaugruppe zusammengefasst ist, wobei entweder die Ventilsitzplatte (8) oder die Bodenplatte (9) eine definierte Federsteifigkeit aufweist, die eine dauerhafte Befestigung der Federscheibe (7) an der Ventilsitzplatte (8) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, insbesondere für einen regelbaren Stossdämpfer, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 10 2007 008 621.2 ist bereits ein derartiges Druckregelventil beschrieben, dessen als Ventilschließkörper wirksame Federscheibe mittels einer in eine Ventilsitzplatte einschraubbaren Hülse befestigt ist.
Alternativ ist gemäß der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 10 2007 011 770.3 die Federscheibe des zitierten Druckregelventils mittels einer Nietverbindung an der Ventilsitzplatte befestigt.
Der Vorteil der Schraubverbindung ist in einer über das Anziehmoment der Hülse gut dimensionier- und kontrollierbare Vorspannkraft zu sehen. Allerdings verursacht eine derartige Schraubverbindung aufgrund des hierfür erforderlichen konstruktiven Aufwands nicht zu vernachlässigende Kosten.
Zwar ist die Nietverbindung kostengünstiger, jedoch ist die Einhaltung einer geringen Toleranz für die erforderliche Vorspannung in der Nietverbindung schwierig, da als Parame ter nur die Umformkraft auf den Nietkopf zur Verfügung steht und die erforderliche Umformkraft wegen der hohen Steifigkeit der verspannten Teile ein Vielfaches der gewünschten resultierenden Vorspannkraft beträgt. Auch wird eine gewichts- und bauraumoptimierte Gestaltung der durch Nietung zu verbindenden Teile erschwert, da diese äußerst robust gegen die erforderliche Umformkraft ausgelegt sein muss.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckregelventil zu schaffen, dessen Federscheibe unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile mit einfachen Mitteln dauerhaft fest mit definierter Vorspannung an der Ventilsitzplatte befestigt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Druckregelventil der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Deshalb wird eine zweiteilige Gestaltung einer Ventilsitzbaugruppe vorgeschlagen, bestehend aus der Ventilsitzplatte und einer Bodenplatte, wobei mindestens eines der Teile eine ausreichend bemessene Federsteifigkeit aufweist. Dadurch wird es möglich, die Ventilsitzplatte mit der Bodenplatte gemeinsam auf eine durch die Stufung in der Unterseite der Ventilsitzplatte definierte Vorspannung auf Block zusammenzupressen und nachfolgend durch eine Umformung einer Hülse mit der Federscheibe zusammenzufügen.
Die erfindungsgemäße Ventilsitzbaugruppe lässt sich kostengünstig herstellen, gewährleistet eine reproduzierbare, langzeitstabile Vorspannkraft zwischen der Federscheibe und der Ventilsitzplatte unter Anwendung einer gut beherrschbaren axialen Verstemmoperation zur Befestigung der Hülse, wobei durch die Verwendung der Bodenplatte weitere Funktionen, realisiert werden können, wie beispielsweise das Abdichten gegenüber dem Stoßdämpfer und der Schutz der gesinterten Ventilplattenkante gegen Kantenbruch bei der Befestigung der Ventilsitzbaugruppe im Gehäuse durch eine Umbördelung des Gehäuserandes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.
Die 1 zeigt in vergrößerter Darstellung ein mittels einer symbolisch dargestellten Ventilvorsteuerstufe 20 stufenlos betätigbares Druckregelventil im Längsschnitt. Das Druckregelventil ist vielseitig einsetzbar und wird in vorliegendem Ausführungsbeispiel bevorzugt zur Regelung der Dämpfungskraft eines variabel verstellbaren Stoßdämpfers verwendet.
Baulich weist das erfindungsgemäße Druckregelventil einen wenigstens aus einer Federscheibe 7 gebildeten Schließkörper auf, der mit einem Dichtsitz 21 an einer gestuften Ventilsitzplatte 8 zusammenwirkt, um im Gehäuse 1 des Druckregelventils den Durchlass zwischen der Federscheibe 7 und der Ventilsitzplatte 8 stufenlos zu regeln. Die sichere Befestigung der Federscheibe 7 an der Ventilsitzplatte 8 erfolgt unter Wirkung einer definierten Vorspannkraft, wozu erfindungsgemäß die Ventilsitzplatte 8 mit einer Bodenplatte 9 zu einer zweiteiligen Ventilsitzbaugruppe im Gehäuse 1 zusammengefasst ist, mit der Besonderheit, dass entweder die Ventilsitzplatte 8 oder die Bodenplatte 9 eine definierte, ausreichend bemessene Mindestfedersteifigkeit aufweist, um auf einfache Weise eine dauerhaft flüssigkeitsdichte Befestigung der Federscheibe 7 an der Ventilsitzplatte 8 zu ermöglichen.
Zur Befestigung der Federscheibe 7 an der Ventilsitzplatte 8 dient eine einfach herzustellende Hülse 10, welche sich unter axialer Vorspannung durch eine in der Federscheibe 7, als auch in der Ventilsitzplatte 8 und in der Bodenplatte 9 jeweils zentral angeordnete Öffnung 13 hindurch erstreckt. Die aus der axialen Vorspannung der Bodenplatte 9 auf die Hülse 10 einwirkende Vorspannkraft ist durch wenigstens eine axiale Verstemmung an einem der beiden Endbereiche der Hülse 10 dauerhaft hergestellt. Konstruktiv sind die beiden Endbereiche durch die Umformung der Hülse 10 zu einem Kragen gebildet, welche an der Federscheibe 7 und der Bodenplatte 10 formschlüssig anliegen.
Die vorgestellte Konstruktion des Druckregelventils hat den Vorteil, dass mittels der Hülse 10 die Bodenplatte 9, die Ventilsitzplatte 8 und die Federscheibe 7 zu einer eigenständig handhabbaren, funktionsfähig vorprüfbaren Baugruppe zusammengefasst werden können. Diese aus den vorgenannten Teilen zu einem Stapel zusammengefasste Baugruppe ist entlang dem Außenumfang der Bodenplatte 9 im Gehäuse 1 befestigt, wozu der Rand des Gehäuses 1 formschlüssig entlang dem Außenumfang der Bodenplatte 9 radial nach innen abgekröpft bzw. umbördelt ist.
Zwischen dieser rotationssymmetrischen Baugruppe und dem rohrförmigen Gehäuse 1 ist mittels einer Presspassung ein Ring 6 flüssigkeitsdicht befestigt, der auf der von der Baugruppe abgewandten Stirnseite eine Dichtkante 24 aufweist, an der eine in Richtung der Dichtkante 24 axial vorgespannte Scheibe 4 anliegt. Der Ring 6 stützt sich an einer Stufe des Gehäuses 1 ab, um die beim Bördeln auf die rotationssymmetrische Baugruppe wirksame Axialkraft aufnehmen zu können. Zwischen der Scheibe 4 und der Federscheibe 7 ist weiterhin ein Zwischenring 5 eingespannt, der durch ein auf die Schei be 4 wirksames Federelement 2 die Federscheibe 7 in Richtung des Dichtsitzes 21 beaufschlagt.
In hydraulischer Parallelschaltung zur zentralsymmetrischen Öffnung 13 in der Bodenplatte 9 sind wenigstens ein paar Druckmitteldurchlässe 11 vorgesehen, die in Verbindung mit einem in der gestuften Ventilsitzplatte 8 angeordneten paar Druckmittelkanälen 12 in der vom Dichtsitz 21 der Ventilsitzplatte 8 abgehobenen Stellung der Federscheibe 7 eine hydraulische Verbindung zwischen einem Ventileinlass A und einem Ventilauslass B herzustellen vermögen. Hingegen ist unabhängig von der Stellung der Federscheibe 7 über die in der zentralsymmetrischen Öffnung 13 eingesetzte Hülse 10 eine permanente Druckmittelverbindung zwischen dem Ventileinlass A und dem Vorsteuerventil 20 hergestellt, das einen Rücklauf zum Ventilauslass B aufweist.
Die voran beschriebenen Elemente der Ventilhauptstufe des vorgesteuerten Druckregelventils sind somit im Gehäuse 1 kompakt zusammengefasst, welches mit der Bodenscheibe 9 ein geschlossenes Ventilgehäuse mit den Druckmittelanschlüssen A, B und C bildet. In vorliegendem Ausführungsbeispiel bezeichnet der Buchstabe A den Ventileinlass für Drucköl aus dem Stoßdämpfer, B den Ventilauslass, der in vorliegendem Ausführungsbeispiel den Rücklauf zu einem Reservoir in einem äußeren Rohrmantel des Stoßdämpfers entspricht, während über den Druckmittelanschluss C Druckmittel an das Vorsteuerventil 20 abgezweigt wird, welches in diesem Fall durch ein elektrisch betätigtes Drosselventil gebildet ist. Zur Darstellung anderer Regelstrategien sind selbstverständlich auch andere Vorsteuerventiltypen denkbar.
Nachfolgend sollen die wesentlichen Merkmale zur Funktionsweise des vorgeschlagenen Druckregelventils kurz dargestellt werden:
Die mittels der Hülse 10 auf der Ventilsitzplatte 8 befestigte Federscheibe 7 sperrt druckabhängig den Durchfluss vom Ventileinlass A zum Ventilauslass B am Dichtsitz 21 der Ventilsitzplatte 8. Der Öffnungsdruck am Ventileinlass A wird bestimmt durch die auf die Federscheibe 7 wirkenden Kräfte. Der Zwischenring 5 trennt an den Dichtkanten 22, 23 den Druckraum im Inneren des Ventils (mit einem Druck entsprechend dem im Druckmittelanschluss C) vom Ventilauslass B. Dadurch entsteht eine Druckrückwirkung auf die Federscheibe 7 mit einer wirksamen Fläche entsprechend dem Durchmesser der Dichtkante 22. Gleichzeitig bildet die im Gehäuse 1 am dicht eingepressten Ring 6 aufliegende Scheibe 4 mit den Dichtkanten 23, 24 eine hydraulisch wirksame Ringfläche, deren Druckkraft anteilig über den Zwischenring 5 auf die Federscheibe 7 übertragen schließend wirkt.
Das Federelement 2 hat die Aufgabe, eine Dichtkraft auf den Dichtkanten 22, 23, 24 zu gewährleisten. Darüber hinaus kann durch Einstellung der Vorspannung des Federelements 2 durch Verschieben eines darüber angeordneten, nicht abgebildeten Anschlags eine Anpassung der resultierenden Kraft auf die Federscheibe 7 vorgenommen werden, z. B. um Toleranzen auszugleichen.
Durch sinnvolle Wahl der Durchmesser am Dichtsitz 21 und den Dichtkanten 22, 23, 24 können in vorliegendem Anwendungsfall die Druck-Durchfluß-Kennfelder des Stoßdämpfers nach Wunsch oder Bedarf in weiten Grenzen beliebig realisiert werden. Je nach Öffnung des Vorsteuerventils 20 ergibt sich im Zusammenspiel mit der Öffnung der in der Hülse 10 bzw. im Druckmittelanschluss C wirksamen Festblende 3 ein unterschiedlicher Öffnungspunkt des Druckregelventils.
Die an der Federscheibe 7 wirksame Schließkraft des Druckregelventils wird folglich durch eine mechanische Federkraft- und eine hydraulische Kraftkomponente bestimmt, wobei die Federkraft wesentlich die Komfortkennlinie des Stoßdämpfers bestimmt. Sie setzt sich zusammen aus der Vorspannung, die die Federscheibe 7 bei Montage auf die Ventilsitzplatte 8 erfährt und der Federkraft, die durch das Federelement 2 eingestellt werden kann. Die hydraulische Kraft wird durch das Vorsteuerventil 20 eingestellt und bestimmt die zusätzliche Erhöhung des zur Freigabe des Dichtsitzes 21 erforderlichen Drucks, was für den Stoßdämpfer zur gewünschten Erhöhung der Dämpfungskraft führt.

Claims

Druckregelventil, insbesondere zur Regelung der Dämpfungskraft eines variabel verstellbaren Stoßdämpfers, mit einem aus wenigstens einer Federscheibe bestehenden Schließkörper, der mit einem Dichtsitz einer Ventilsitzplatte zusammenwirkt, um im Gehäuse des Druckregelventils den Durchlass zwischen der Federscheibe und der Ventilsitzplatte stufenlos zu regeln, sowie mit einer Befestigung der Federscheibe an der Ventilsitzplatte unter Wirkung einer definierten Vorspannkraft, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) die Ventilsitzplatte (8) mit einer Bodenplatte (9) zu einer zweiteiligen Ventilsitzbaugruppe zusammengefasst ist, wobei entweder die Ventilsitzplatte (8) oder die Bodenplatte (9) eine definierte Federsteifigkeit aufweist, die eine dauerhafte Befestigung der Federscheibe (7) an der Ventilsitzplatte (8) ermöglicht.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Federscheibe (7) an der Ventilsitzplatte (8) eine Hülse (10) vorgesehen ist, welche sich durch eine in der Federscheibe (7) als auch in der Ventilsitzplatte (8) und in der Bodenplatte (9) zentralsymmetrisch angeordneten Öffnung (13) unter axialer Vorspannung hindurch erstreckt.
Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus der axialen Vorspannung der Bodenplatte (9) über die Hülse (10) auf die Federscheibe (7) wirkende Vorspannkraft durch wenigstens eine axiale Verstemmung an einem der beiden Endbereiche der Hülse (10) dauerhaft hergestellt ist.
Druckregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endbereiche durch die Umformung der Hülse (10) zu einem Kragen gebildet sind, welche an der Federscheibe (7) und der Bodenplatte (10) formschlüssig anliegen.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Hülse (10) die Bodenplatte (9), die Ventilsitzplatte (8) und die Federscheibe (7) zu einer eigenständig handhabbaren, funktionsfähig vorprüfbaren Baugruppe zusammengefasst sind.
Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe entlang dem Außenumfang der Bodenplatte (9) im Gehäuse (1) befestigt ist, wozu der Rand des Gehäuses (1) formschlüssig entlang dem Außenumfang der Bodenplatte (9) radial nach innen abgekröpft ist.
Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Baugruppe und dem Gehäuse (1) mittels Presspassung ein Ring (6) flüssigkeitsdicht gehalten ist, der auf der von der Baugruppe abgewandten Stirnseite eine Dichtkante (24) aufweist, an der eine in Richtung der Dichtkante (24) axial vorgespannte Scheibe (4) anliegt.
Druckregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Scheibe (4) und der Federscheibe (7) ein Zwischenring (5) angeordnet ist, der durch ein einstellbares Federelement (2) die Federscheibe (7) in Richtung des Dichtsitzes (21) beaufschlagt.
Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in hydraulischer Parallelschaltung zur zentralsymmetrischen Öffnung (13) in der Bodenplatte (9) wenigstens ein paar axiale Druckmitteldurchlässe (11) vorgesehen sind, die in Verbindung mit einem in der Ventilsitzplatte (8) axial angeordneten paar Druckmittelkanälen (12) in der vom Dichtsitz (21) der Ventilsitzplatte (8) abgehobenen Stellung der Federscheibe (7) eine hydraulische Verbindung zwischen einem Ventileinlass (A) und einem Ventilauslass (B) herzustellen vermögen.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die in der zentralsymmetrischen Öffnung (13) eingesetzte Hülse (10) eine permanente Druckmittelverbindung zwischen dem Ventileinlass (A) und einem Vorsteuerventil (20) hergestellt ist, das einen Rücklauf zum Ventilauslass (B) aufweist.
Druckregelventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (10) mit einer Festblende (3) versehen ist.