DE102011075792B3

DE102011075792B3 - Verstellbares Dämpfventil

Info

Publication number: DE102011075792B3
Application number: DE201110075792
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-05-14

Abstract

Verstellbares Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend ein Dämpfventilgehäuse, das von einem Dämpfmedium in zwei Richtungen durchströmt wird, mit einen Ventilkörper und zwei Ventilsitzflächen, von denen eine Ventilsitzfläche über einen Aktuator axial positionierbar ist. Bei einem ersten Ventil ist ein erster Ventilkörper auf einer gehäuseseitigen Ventilsitzfläche und bei einem zweiten Ventil ein zweiter Ventilkörper auf einer aktuatorseitigen Ventilsitzfläche vorgespannt, wobei der erste und der zweite Ventilkörper von separaten Bauteilen gebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 39 14 297 C2 ist ein verstellbarer Schwingungsdämpfer bekannt, der ein Ventilgehäuse aufweist, in dem mindestens eine Ventilscheibe zwischen einer ortsfesten Ventilsitzfläche und einer axial verstellbaren Ventilsitzfläche verspannt ist. Die verstellbare Ventilsitzfläche wird von einem Aktuator bewegt, wobei der Aktuator einem beliebigen Wirkprinzip unterliegt.
Diese Ventilbauweise zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus, jedoch besteht ein konstruktionsbedingter Zusammenhang zwischen den Dämpfkraftkennlinien für die Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange, da die druckbeaufschlagten Flächen an der mindestens einen Ventilscheibe für beide Anströmrichtungen gleich groß ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verstellbares Dämpfventil mit einem sehr einfachen Grundaufbau zu realisieren, bei dem die Variationsbreite der Dämpfkräfte bei Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem ersten Ventil ein erster Ventilkörper auf einer gehäuseseitigen Ventilsitzfläche und bei einem zweiten Ventil ein zweiter Ventilkörper auf einer aktuatorseitigen Ventilsitzfläche vorgespannt ist, wobei der erste und der zweite Ventilkörper von separaten Bauteilen gebildet werden und eine Federanordnung zwischen den beiden Ventilkörpern verspannt ist, wobei der erste Ventilkörper einen im wesentlichen hülsenförmigen Grundkörper mit einer Aufnahmeöffnung aufweist, in der der zweite Ventilkörper geführt ist.
Vorteilhafterweise können die beiden Ventilkörper unterschiedlich groß ausgeführte druckbeaufschlagte Ventilflächen aufweisen. Die Größe der druckbeaufschlagten Ventilflächen stellt einen wesentlichen Einstellparameter für die Dämpfkraft eines Dämpfventils dar.
Die Federanordnung wirkt für beide Dämpfventile. Diese koaxiale Anordnung der Ventilkörper verkürzt den notwendigen axialen Bauraum für das Dämpfventil.
Um die Federanordnung gegen radiale Kräfte oder gegen Ausknickung zu schützen, wird die Federanordnung von einer Wandung der Aufnahmeöffnung geführt.
Die Strömungswege im Dämpfventil lassen sich insbesondere dadurch besonders einfach realisieren, indem der auf der gehäuseseitigen Ventilsitzfläche vorgespannte Ventilkörper eine Abflussöffnung für das Teilventil mit der aktuatorseitigen Ventilsitzfläche aufweist.
Ein weiterer axialer Bauraumvorteil lässt sich erzielen, wenn die Federanordnung von mindestens einer Scheibenfeder gebildet ist. Durch die Auswahl der Bauform der Federanordnung lässt sich generell die Dämpfkraftkennlinie des Dämpfventils bestimmen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stützt sich die mindestens eine Scheibenfeder an einen Bund eines Ventilkörpers ab. Der Bund muss nicht vollständig geschlossen, sondern kann auch segmentartig ausgeführt sein.
Um die wirksame druckbeaufschlagte Fläche unabhängig von der Scheibenfeder zu gestalten, weist die mindestens eine Scheibenfeder eine Druckausgleichsöffnung auf.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Dämpfventil in einer ersten Anströmrichtung
2 Dämpfventil in einer zweiten Anströmrichtung
3 Dämpfventil nach den 1 und 2 mit einer Scheibenfeder
Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kolben-Zylinder-Aggregat 1, insbesondere einem Schwingungsdämpfer beliebiger Bauart. Beispielhaft ist ein verstellbares Dämpfventil 3 in einem Dämpfventilgehäuse 5 angeordnet. In diesem Fall wird das Dämpfventilgehäuse von einem Kolben an einer hohlen Kolbenstange 7 gebildet. Denkbar sind jedoch auch alternative Bauformen, z. B. in einer Kolbenstangenführung eines Schwingungsdämpfers.
Das Dämpfventilgehäuse 5 ist über mindestens eine Ringdichtung 9 zur Innenwandung eines Zylinders 11 abgedichtet, so dass das Dämpfventilgehäuse 5 den Zylinder 11 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15 unterteilt, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. Das topfförmige Dämpfventilgehäuse 5 verfügt über einen Boden 17 mit einer Durchgangsöffnung 19 für einen axial beweglichen Verstellkörper 21, der von einem Aktuator beliebiger Bauform betätigbar ist.
Ein umlaufender Rand 23 des Dämpfventilgehäuses 5 weist in Richtung eines Innenraums 25 eine gehäuseseitige Ventilsitzfläche 27 auf, die zusammen mit einem ersten Ventilkörper 29 ein erstes Dämpfventil 31 bildet.
Der Verstellkörper 21 verfügt in Richtung des umlaufenden Randes 23 über eine aktuatorseitige Ventilsitzfläche 33, die mit einem zweiten Ventilkörper 35 ein zweites Dämpfventil 37 bildet. Der erste Ventilkörper 29 und der zweite Ventilkörper 35 werden von separaten Bauteilen gebildet.
Der erste Ventilkörper 29 verfügt über einen im Wesentlichen hülsenförmigen Grundkörper mit einer radialen Stützfläche 39 für eine Federanordnung 41. Die radiale Stützfläche 39 begrenzt eine Abflussöffnung 43 für das zweite Dämpfventil 37. In einer Aufnahmeöffnung 45 des ersten Ventilkörpers 29 ist der zweite, ebenfalls hülsenförmige Ventilkörper 35 geführt, wobei beide Ventilkörper 29; 35 eine axiale Relativbewegung zueinander ausführen können. Die Federanordnung 41 greift an einer in Richtung der ersten Ventilsitzfläche 27 weisenden Stirnfläche 47 des zweiten Ventilkörpers 35 an, so dass die Federanordnung 41 zwischen den beiden Ventilkörpern 29; 35 verspannt ist. In dieser Ausführungsform wird die Federanordnung von mindestens einer Schraubenfeder gebildet, die von einer Wandung 49 der Aufnahmeöffnung 45 geführt wird. Wird der Verstellkörper 21 axial bewegt, dann ändert sich der axiale Bauraum zwischen der Stirnfläche 47 und der Stützfläche 39 und infolge proportional die Vorspannung der Federanordnung 41.
Die 1 zeigt das Dämpfventil 3 bei einer Anströmung des Dämpfventils in Pfeilrichtung. Dabei kann das Dämpfmedium über Anschlussöffnungen 51 in den Innenraum 25 gelangen. Dabei wird das erste Dämpfventil 31 über die Druckbeaufschlagung einer endseitigen Stirnfläche 53 in Schließrichtung auf die gehäuseseitige Ventilsitzfläche 27 gedrückt.
Der Ventilkörper 35 des zweiten Dämpfventils 37 wird in Öffnungsrichtung belastet. Die in Öffnungsrichtung druckbeaufschlagte Fläche wird der Differenz des Außendurchmessers d2 und des äußeren Durchmessers d1 im Kontaktbereich zwischen der aktuatorseitigen Ventilsitzfläche 33 und dem zweiten Ventilkörper 35 gebildet. Gegen die Kraft der Federanordnung 41 kann der zweite Ventilkörper 35 von der aktuatorseitigen Ventilsitzfläche 33 abheben und den weiteren Strömungsweg über die Abflussöffnung 43 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 freigeben.
In 2 ist die Anströmung des Dämpfventils 3 ausgehend vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 dargestellt. Auch hier wird das eine Ventil, in diesem Fall das zweite Dämpfventil 37 vom Druck des Dämpfmediums auf die endseitige Stirnfläche 47 in die Schließposition vorgespannt. Der erste Ventilkörper 29 verfügt über eine druckbeaufschlagte Fläche, die durch den Kontaktdurchmesser d3 des ersten Ventilkörpers 29 auf der Ventilsitzfläche 27 und dem Durchmesser d2 = Durchmesser der Aufnahmeöffnung 45 bestimmt wird. Bei einer entsprechenden Druckbelastung hebt der erste Ventilkörper 29 gegen die Kraft der Federanordnung 41 von der Ventilsitzfläche 27 ab.
Man kann die Durchmesser d3 und d1 frei bestimmen und dadurch die Größe der jeweils an den Ventilkörpern 29; 35 in Öffnungsrichtung druckbeaufschlagten Flächen zu wählen. Jede Änderung dieser beiden Konstruktionsdurchmesser hat keinen Einfluss auf das Öffnungsverhalten des jeweils anderen Dämpfventils.
Mit der 3 soll gezeigt werden, dass alternativ zur Federanordnung 41 mit mindestens einer Schraubendruckfeder auch eine Scheibenfeder sinnvoll einsetzbar ist. Im direkten Vergleich mit der 1 oder 2 ist der erreichbare axiale Bauraumvorteil sichtbar. Abweichend zur 1 ist die Scheibenfeder zwischen einem bezogen auf die aktuatorseitige Ventilsitzfläche 33 radial nach außen weisenden Bund 55 des zweiten Ventilkörpers 35 und der Stirnfläche 53 des ersten Ventilkörpers 29 verspannt. Um die Federwirkung der mindestens einen Scheibenfeder möglichst frei von unerwünschten hydraulischen Einflüssen zu halten, weist die mindestens eine Scheibenfeder mindestens eine Druckausgleichsöffnung 57 auf, die den Innenraum 25 mit einem von der Stirnfläche 53 und der Scheibenfeder 41 begrenzten Ringraum 59 verbindet, so dass stets ein Volumenausgleich stattfindet, wenn sich bei einer axialen Bewegung eines der. Ventilkörper 29; 35 das Volumen des Ringraum verändert.
Die Funktionsweise des Dämpfventils 3 entspricht der Variante nach den 1 und 2.
Bezugszeichenliste

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
3: verstellbares Dämpfventil
5: Dämpfventilgehäuse
7: Kolbenstange
9: Ringdichtung
11: Zylinder
13: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
15: kolbenstangenferner Arbeitsraum
17: Boden
19: Durchgangsöffnung
21: Verstellkörper
23: umlaufender Rand
25: Innenraum
27: gehäuseseitige Ventilsitzfläche
29: erster Ventilkörper
31: erstes Dämpfventil
33: aktuatorseitige Ventilsitzfläche
35: zweiter Ventilkörper
37: zweites Dämpfventil
39: radiale Stützfläche
41: Federanordnung
43: Abflussöffnung
45: Aufnahmeöffnung
47: Stirnfläche
49: Wandung
51: Anschlussöffnung
53: Stirnfläche
55: Bund
57: Druckausgleichsöffnung
59: Ringraum

Claims

Verstellbares Dämpfventil (3), insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend ein Dämpfventilgehäuse (5), das von einem Dämpfmedium in zwei Richtungen durchströmt wird, mit einem Ventilkörper (29; 35) und zwei Ventilsitzflächen (27; 33), von denen eine Ventilsitzfläche (33) über einen Aktuator (21) axial positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Ventil (31) ein erster Ventilkörper (29) auf einer gehäuseseitigen Ventilsitzfläche (27) und bei einem zweiten Ventil (37) ein zweiter Ventilkörper (35) auf einer aktuatorseitigen Ventilsitzfläche (33) vorgespannt ist, wobei der erste und der zweite Ventilkörper (29, 35) von separaten Bauteilen gebildet werden und eine Federanordnung (41) zwischen den beiden Ventilkörpern (29; 35) verspannt ist, wobei der erste Ventilkörper (29) einen im wesentlichen hülsenförmigen Grundkörper mit einer Aufnahmeöffnung (45) aufweist, in der der zweite Ventilkörper (35) geführt ist.
Verstellbares Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (41) von einer Wandung (49) der Aufnahmeöffnung (45) geführt wird.
Verstellbares Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der gehäuseseitigen Ventilsitzfläche (27) vorgespannte Ventilkörper (29) eine Abflussöffnung (43) für das Teilventil (37) mit der aktuatorseitigen Ventilsitzfläche (33) aufweist.
Verstellbares Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (41) von mindestens einer Scheibenfeder gebildet wird.
Verstellbares Dämpfventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Scheibenfeder (41) an einen Bund (55) des Ventilkörpers (35) abstützt.
Verstellbares Dämpfventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Scheibenfeder (41) eine Druckausgleichsöffnung (57) aufweist.