DE102014223085A1

DE102014223085A1 - Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102014223085A1
Application number: DE102014223085.3A
Authority: DE
Inventors: Jörg Rösseler; Aleksandar Knezevic
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-11-13
Also published as: DE102014223085B4; KR20170083089A; CN107002805B; US20170321778A1; CN107002805A; WO2016074867A1; US10393208B2

Abstract

Es wird ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer vorgeschlagen, umfassend einen Dämpfventilkörper mit den Dämpfventilkörper durchdringenden separaten Durchtrittskanälen 3; 4 für unterschiedliche Durchströmungsrichtungen, wobei die Durchtrittskanäle 3; 4 für jeweils eine Durchströmungsrichtung in einem gleichen radialen Abstand zu einer Mittelachse A des Dämpfventils 1 ausgeführt sind und wobei die Durchtrittskanäle 3; 4 jeweils mindestens eine Eintrittsöffnung 5; 6 und mindestens eine Austrittsöffnung 7; 8 für ein Dämpfmedium verbinden, wobei die Austrittsöffnungen 7; 8 der Durchtrittskanäle 3; 4 für eine Durchströmungsrichtung über eine Rinne 9 miteinander verbunden sind, wobei die Rinne 9 durch mindestens eine Ventilscheibe 10 abgedeckt ist und durch mindestens einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse A des Dämpfventils radial inneren Steg 16 und mindestens einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse A des Dämpfventils 1 radial äußeren Steg 11 radial begrenzt ist, wobei der radial innere Steg 16 und der radial äußere Steg 11 jeweils eine ununterbrochene Auflage für die Ventilscheibe 10 bilden und als ein geschlossener Ring ausgeführt sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der radial äußere Steg 11 mindestens einen ersten Abschnitt 12 aufweist in dem die Auflage als Flächenauflage für die Ventilscheibe 10 ausgestaltet ist und wobei der radial äußere Steg 11 mindestens einen zweiten Abschnitt 13 aufweist in dem die Auflage als Linienauflage für die Ventilscheibe 10 ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem Schwingungsdämpfer in einem Kraftfahrzeug wird ein Dämpfmedium in Folge einer Federungsbewegung durch ein Dämpfventil verdrängt. Das Dämpfventil umfasst dabei in der Regel mindestens einen Durchtrittskanal für mindestens eine Durchströmungsrichtung des Dämpfmediums, welcher mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung miteinander verbindet. Die Austrittsöffnung ist dabei von einer Ventilscheibe abgedeckt, welche beim Durchströmen des Dämpfmediums durch den Durchtrittskanal, von dem Dämpfmedium etwas angehoben wird. Aufgrund eines plötzlichen Druckausgleichs während der Abhubbewegung der Ventilscheibe entstehen sogenannte Poltergeräusche, welche von den Insassen des Kraftfahrzeugs als unangenehm empfunden werden können.
Aus der DE 10 2010 040 458 A1 ist ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer bekannt, umfassend einen Dämpfventilkörper mit den Dämpfventilkörper durchdringenden separaten Durchtrittskanälen für unterschiedliche Durchströmungsrichtungen. Die Durchtrittskanäle verbinden jeweils mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung für ein Dämpfmedium. Die Austrittsöffnungen der Durchtrittskanäle für eine Durchströmungsrichtung sind über eine kreisförmig ausgeführte Rinne miteinander verbunden, wobei die Rinne durch mindestens eine Ventilscheibe abgedeckt ist und durch mindestens einen, eine ununterbrochene Auflagefläche für die Ventilscheibe bildenden und als ein geschlossener Ring ausgeführten radial äußeren Steg konstanter Breite radial begrenzt ist. Die Geräuschproblematik soll bei der DE 10 2010 040 558 A1 dadurch gelöst werden, dass die Durchtrittskanäle für jeweils eine Durchströmungsrichtung in einem unterschiedlichen radialen Abstand zu der Mittelachse des Dämpfventils ausgeführt sind. Durch die unterschiedliche Ausführung der Abstände der Durchtrittskanäle zu der Mittelachse des Dämpfventils wird vor allem erreicht, dass sich die Ventilscheibe nicht an deren gesamten Umfang gleichzeitig, sondern an einer, durch den größten Abstand von der Mittelachse definierten Stelle früher abhebt, als der Rest der Ventilscheibe. Durch das frühere Öffnen der Ventilscheibe kann erreicht werden, dass der plötzliche Druckausgleich zu einem früheren Zeitpunkt stattfindet, an dem die auszugleichende Druckdifferenz kleiner ist, als bei den vergleichbaren gattungsbildenden Dämpfventilen. Aufgrund der Auflagefläche, welche eine konstante Breite aufweist, können bei einem derartigen Dämpfventil, jedoch bereits geringe Flüssigkeitsmengen dazu führen, dass die Ventilscheibe am Ventilsitz "festklebt" und dass die bei niedrigen absoluten Drücken entsprechend geringen Differenzdrücke nicht ausreichen, um die Ventilscheibe zu bewegen. Da die gattungsbildenden Schwingungsdämpfer in der Regel ein flüssiges Dämpfmedium einsetzen, oder zumindest ein Schmiermittel benutzen, kann ein vorstehend erläuterter Klebeeffekt nicht ausgeschlossen werden. Dieser verhindert eine möglichst frühzeitige Öffnung der Ventilscheibe.
Die DE 21 09 398 C3 beschreibt ebenfalls ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer. Dieser umfasst einen Dämpfventilkörper mit mehreren, den Dämpfventilkörper durchdringenden separaten Durchtrittskanälen für unterschiedliche Durchströmungsrichtungen. Die Durchtrittskanäle für jeweils eine Durchströmungsrichtung sind in einem gleichen radialen Abstand zu einer Mittelachse des Dämpfventils ausgeführt und verbinden jeweils eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für ein Dämpfmedium. Die Austrittsöffnungen der Durchtrittskanäle für eine Durchströmungsrichtung sind über eine Rinne miteinander verbunden, wobei die Rinne durch mindestens eine Ventilscheibe abgedeckt und durch mindestens einen, eine ununterbrochene Auflage für die Ventilscheibe bildenden und als ein geschlossener Ring ausgeführten radial äußeren Steg radial begrenzt ist.
Aus in der Konstruktion gemäß DE 21 09 398 C3 führt die Form der ungleichmäßigen Breite der Auflagefläche zu einem Klebeeffekt, welcher das Öffnungsverhalten der Ventilscheibe nachhaltig negativ beeinflusst.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin ein gattungsbildendes Dämpfventil derart weiter zu entwickeln, dass die bekannten Nachteile behoben sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der radial äußere Steg mindestens einen ersten Abschnitt aufweist in dem die Auflage als Flächenauflage für die Ventilscheibe ausgestaltet ist und wobei der radial äußere Steg mindestens einen zweiten Abschnitt aufweist in dem die Auflage als Linienauflage für die Ventilscheibe ausgestaltet ist. Dadurch wird der Klebeeffekt in dem zweiten Abschnitt deutlich reduziert, was ein sehr frühes Öffnungsverhalten der Ventilscheibe ermöglicht, sowie die Geräusche reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen, sowie in den Figuren angegeben.
So sieht eine vorteilhafte Ausführungsform von, dass der radiale Abstand zwischen der Mittelachse des Dämpfventils und der Linienauflage des zweiten Abschnitts des radial äußeren Stegs größer ist als der radiale Abstand zwischen der Mittelachse des Dämpfventils zu der Flächenauflage des ersten Abschnitts des radial äußeren Stegs.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der radiale Abstand zwischen der Mittelachse A des Dämpfventils und dem radial innerem Steg über den gesamten Umlauf des radial inneren Stegs gleich groß ist. Dadurch wird ein asymmetrischer Ringgraben realisiert und damit eine asymmetrische druckbeaufschlagte Fläche an der Ventilscheibe. Die Ventilscheibe hat somit einen größeren Hebelarm im Bereich des zweiten Abschnitts des radial äußeren Stegs, und einen kleineren Hebelarm im Bereich des ersten Abschnitts des radial äußeren Stegs. Dadurch wird ein gezielt einseitiges zweistufiges Öffnen der Ventilscheibe ermöglicht, welches die Poltergeräusche nachweislich zusätzlich reduziert. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist der zweite Abschnitt 13 des radial äußeren Stegs 11 im Querschnitt von dem Dämpfventilkörper ausgehend konvex und gerundet ausgeführt. Durch den Radius der Rundung kann somit dabei die Auflage der Ventilscheibe definiert und die Reduzierung des Klebeeffekts bestimmt werden. Darüber hinaus hat sich eine runde, also im Querschnitt einen Radius aufweisende, Auflage als besonders robust über die Lebensdauer des Dämpfventils und einfach in der Herstellung erwiesen. Vorteilhafter Weise kann es vorgesehen sein, den zweiten Abschnitt des radial äußeren Stegs mit der Linienauflage im Bereich mindestens einer Austrittsöffnung anzuordnen. Dadurch kann die Reaktionszeit der Ventilscheibe beeinflusst und das Öffnen der Ventilscheibe nochmals beschleunigt werden.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung eines Dämpfventilkörpers eines Dämpfventils;
2: eine Draufsicht eines Dämpfventilkörpers, gemäß 1;
3: eine Schnittdarstellung C-C gemäß 2;
4: eine Schnittdarstellung D-D gemäß 2;
5a): eine vergrößerte Darstellung des zweiten Abschnittes, gemäß 4;
5b): eine vergrößerte Darstellung des ersten Abschnittes, gemäß 4;
6: Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer.
Die 6 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 in der Bauform eines Zweirohrdämpfers, der zwischen einem mit Dämpfungsmedium gefüllten Arbeitsraum 14 und einem Ausgleichsraum 15 ein Dämpfventil 1 aufweist. Grundsätzlich kann das Dämpfventil 1 auch an einer Kolbenstange oder als Vorventil zu einem verstellbaren Dämpfventil angewendet werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind weder auf die zeichnerische Darstellung noch auf die vorstehend genannten Fälle beschränkt.
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfventilkörpers 2 eines erfindungsgemäßen Dämpfventils perspektivisch dargestellt. Dieser umfasst mehrere den Dämpfventilkörper 2 durchdringende separate Durchtrittskanäle 3; 4 für unterschiedliche Durchströmungsrichtungen. Die Durchtrittskanäle für jeweils eine Durchströmungsrichtung sind in einem gleichen radialen Abstand zu einer Mittelachse a des Dämpfventils 1 ausgeführt. Die Durchtrittskanäle 3 verbinden jeweils eine hier nicht dargestellte Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung 7 für ein Dämpfmedium. Die Austrittsöffnungen 7 der Durchtrittskanäle 3 sind über eine Rinne 9 miteinander verbunden. Die Rinne 9 ist durch einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse A des Dämpfventils radial inneren Steg 16 und einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse A des Dämpfventils 1 radial äußeren Steg 11 radial begrenzt. Die beiden Stege 11; 16 bilden jeweils eine ununterbrochene Auflage für eine in der 1 nicht dargestellte Ventilscheibe 10 und sind jeweils als ein geschlossener Ring ausgeführt. Der Steg 11 weist zwei Abschnitte auf. In einem ersten Abschnitt 12, umfasst die Auflage des Stegs 11 eine breite ebene Flächenauflage für die Ventilscheibe, welche sich über zumindest einen Teil des Stegs erstreckt. In der hier abgebildeten Ausführungsvariante erstreckt sich der Erste Abschnitt 12 über etwa ¾ des Stegs. Der zweite Abschnitt 13 des Stegs ist gerundet ausgebildet und weist einen Radius auf, wodurch dieser keine Flächenauflage für die Ventilscheibe bietet, sondern eine Linienauflage. Selbstverständlich kann der zweite Abschnitt auch eine andere Form, wie z.B. im Querschnitt spitzwinklig oder ähnlich ausgeführt werden, jedoch hat sich eine einen Radius aufweisende Auflage als besonders robust über die Lebensdauer des Dämpfventils und einfach in der Herstellung erwiesen. Darüber hinaus kann durch die Größe des Radius R dabei die Auflage der Ventilscheibe definiert und die Reduzierung des Klebeeffekts bestimmt werden.
In der Draufsicht gemäß 2 ist die durch den Steg 11 gebildete Auflage für eine Ventilscheibe 10 besonders gut erkennbar. Darüber hinaus ist in der 2 der erste Abschnitt 12 mit der Flächenauflage, sowie der zweite Abschnitt 13 mit der Linienauflage für die Ventilscheibe 10, sowie eine mögliche vorteilhafte Positionierung die Linienauflage auf dem radial inneren Steg 16 besonders gut dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, dass der radiale Abstand X2 zwischen der Mittelachse A des Dämpfventils 1 und der Linienauflage des zweiten Abschnitts 13 des radial äußeren Stegs 11 größer ist als der radiale Abstand X1 zwischen der Mittelachse A des Dämpfventils 1 zu der Flächenauflage des ersten Abschnitts 12 des radial äußeren Stegs 11. Der radiale Abstand X3 zwischen der Mittelachse A des Dämpfventils 1 und dem radial innerem Steg 16 über den gesamten Umlauf des radial inneren Stegs 16 ist gleich groß. Darüber hinaus ist erkennbar, dass der radial innere Steg 16 ringförmig ausgeführt ist und über dessen gesamten Umlauf einen konstanten Krümmungsradius R1 aufweist. Der radial äußere Steg 11 ist ebenfalls ringförmig ausgeführt und weist ebenfalls einen über dessen gesamten Umlauf konstanten Krümmungsradius R2 auf, welcher größer ist als der Radius R1 des radial inneren Stegs 16.
In der in 4 abgebildeten Ausführungsvariante ist der zweite Abschnitt des Stegs mit der Linienauflage im Bereich einer Austrittsöffnung angeordnet, was ein besonders leises Öffnen der Ventilscheibe an dieser Stelle ermöglicht.
Die 3 zeigt in einer Schnittdarstellung eines Ventils gemäß 2, dass die Ventilscheibe sich an der Anlage des Stegs 11 anlegt und die Rinne verschließt. Die Auflage für die Ventilscheibe 10 ist als Flächenauflage ausgeführt. Im Unterschied dazu zeigt die Schnittdarstellung gemäß 4 den ersten Abschnitt 12 und den zweiten Abschnitt 13. Im ersten Abschnitt 12 des Stegs 11 weist eine Flächen ist die Auflage für die Ventilscheibe 10 als Flächenauflage und im zweiten Abschnitt 13 des Stegs als Linienauflage ausgeführt. Es ist deutlich sichtbar, dass der zweite Abschnitt 13 im Schnittbild von dem Dämpfventilkörper aus gesehen konvex und gerundet ausgeführt ist. Der zweite Abschnitt 13 und der erste Abschnitt 12 sind in 5a) und 5b) nochmals gesondert vergrößert dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfventil
2: Dämpfventilkörper
3: Durchtrittskanal
4: Durchtrittskanal
5: Eintrittsöffnung
6: Eintrittsöffnung
7: Austrittsöffnung
8: Austrittsöffnung
9: Rinne
10: Ventilscheibe
11: radial äußerer Steg
12: erster Abschnitt
13: zweiter Abschnitt
14: Arbeitsraum
15: Ausgleichsraum
16: radial innerer Steg
A: Mittelachse des Dämpfventils
R1: Radius
R2: Radius
X1: Abstand
X2: Abstand
X3: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010040458 A1 [0003]
DE 102010040558 A1 [0003]
DE 2109398 C3 [0004, 0005]

Claims

Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper (2) mit den Dämpfventilkörper (2) durchdringenden separaten Durchtrittskanälen (3; 4) für unterschiedliche Durchströmungsrichtungen, wobei die Durchtrittskanäle (3; 4) für jeweils eine Durchströmungsrichtung in einem gleichen radialen Abstand zu einer Mittelachse (A) des Dämpfventils (1) ausgeführt sind und wobei die Durchtrittskanäle (3; 4) jeweils mindestens eine Eintrittsöffnung (5; 6) und mindestens eine Austrittsöffnung (7; 8) für ein Dämpfmedium verbinden, wobei die Austrittsöffnungen (7; 8) der Durchtrittskanäle (3; 4) für eine Durchströmungsrichtung über eine Rinne (9) miteinander verbunden sind, wobei die Rinne (9) durch mindestens eine Ventilscheibe (10) abgedeckt ist und durch mindestens einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse (A) des Dämpfventils radial inneren Steg (16) und mindestens einen, ringförmigen, bezogen auf die Mittelachse (A) des Dämpfventils (1) radial äußeren Steg (11) radial begrenzt ist, wobei der radial innere Steg (16) und der radial äußere Steg (11) jeweils eine ununterbrochene Auflage für die Ventilscheibe (10) bilden und als ein geschlossener Ring ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Steg (11) mindestens einen ersten Abschnitt (12) aufweist in dem die Auflage als Flächenauflage für die Ventilscheibe (10) ausgestaltet ist und wobei der radial äußere Steg (11) mindestens einen zweiten Abschnitt (13) aufweist in dem die Auflage als Linienauflage für die Ventilscheibe (10) ausgestaltet ist.
Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (X2) zwischen der Mittelachse (A) des Dämpfventils und der Linienauflage des zweiten Abschnitts (13) des radial äußeren Stegs (11) größer ist als der radiale Abstand (X1) zwischen der Mittelachse (A) des Dämpfventils zu der Flächenauflage des ersten Abschnitts (12) des radial äußeren Stegs (11).
Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (X3) zwischen der Mittelachse (A) des Dämpfventils und dem radial innerem Steg (16) über den gesamten Umlauf des radial inneren Stegs (16) gleich groß ist.
Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (13) des radial äußeren Stegs (11) im Querschnitt von dem Dämpfventilkörper (2) ausgehend konvex und gerundet ausgeführt ist.
Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (13) des radial äußeren Stegs (11) mit der Linienauflage im Bereich mindestens einer Austrittsöffnung (7) angeordnet ist.