DE102015200348A1 - Verstellbare Dämpfventileinrichtung - Google Patents
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Abstract
Verstellbare Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer, umfassend ein Hauptstufenventil, das von einem mittels eines elektromagnetischen Aktuators betätigbaren Vorstufenventils mit einem Vorstufenventilkörper angesteuert wird, wobei im Notbetrieb ein Notbetriebsventil das Hauptstufenventil ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notbetriebsanker von einer Notbetriebsfeder auf den Vorstufenventilkörper des Vorstufenventils vorgespannt wird, so dass das Vorstufenventil das Notbetriebsventil bildet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine verstellbare Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Aus der
DE 10 2012 210 460 B3 ist eine verstellbare Dämpfventileinrichtung bekannt, die ein Vorstufenventil und ein Hauptstufenventil umfasst. Des Weiteren ist in Reihe zum Vorstufenventil ein Notbetriebsventil geschaltet, das bei einem Ausfall der Energieversorgung für einen Aktuator der Dämpfventileinrichtung eine Notbetriebsstellung einnimmt. Dem Notbetriebsventil ist wiederum mindestens ein Überdruckventil parallel geschaltet, das bei einem Überdruck in einem Steuerraum der Dämpfventileinrichtung öffnet und damit eine maximale Dämpfkrafteinstellung bestimmt. Damit umfasst die Dämpfventileinrichtung mindestens vier Einzelventile, die aufeinander abgestimmt werden müssen und die einen erheblichen Fertigungsaufwand bedingen. - Das Notbetriebsventil umfasst einen ringförmigen Notbetriebsventilkörper, der von einer Notbetriebsventilfeder auf eine bezogen auf das Vorstufenventil separate Ventilsitzfläche vorgespannt wird.
- Die
DE 10 2010 063 386 B4 offenbart einer alternativ Lösung. Das mindestens eine Überdruckventil ist ebenfalls in dem Notbetriebsventil angeordnet. Man kann dafür bezogen auf den notwendigen Bauraum kleine Überdruckventile vorsehen, die man z. B. in das Notbetriebsventil einschraubt. Derartige Überdruckventile stehen als Baueinheit zur Verfügung und sind vergleichsweise kostengünstig. Allerdings sind sie wegen der kleinen Bauform vergleichsweise empfindlich hinsichtlich der Fertigungstoleranzen z. B. bei der Schließfeder. Dieses Problem kann man zwar mit einer verstellbaren Abstützfläche für die Schließfeder kompensieren, doch sind die realisierbaren Volumenströme durch ein einziges Überdruckventil vergleichsweise gering. Folglich sind mehrere Überdruckventile vorzusehen, wodurch der Montageaufwand wächst. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verstellbare Dämpfventileinrichtung mit einer Notbetriebsfunktion bereitzustellen, das einen im Vergleich zum Stand der Technik einfacheren Gesamtaufbau aufweist.
- Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Notbetriebsanker von einer Notbetriebsfeder auf den Vorstufenventilkörper des Vorstufenventils vorgespannt wird, so dass das Vorstufenventil das Notbetriebsventil bildet.
- Der Vorteil besteht darin, dass durch die Doppelfunktion Vorstufenventil-Notbetriebsventil zwei Ventile, nämlich das bisherige Notbetriebsventil und mindestens ein Überdruckventil entfallen können.
- Neben dem baulichen Aufwand lässt sich auch ein axialer Bauraumvorteil erzielen.
- Um eventuelle Fertigungsungenauigkeiten zu minimieren, stützt sich der Notbetriebsanker randseitig auf einer Deckfläche des Vorstufenventilkörpers ab. Je größer der Berührkreis zwischen Notbetriebsanker und dem Vorstufenventilkörper ist, umso geringer wirken sich maßliche Fehler aus.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Deckfläche ein Stufenprofil mit einer abgesetzten Kontaktfläche für den Notbetriebsanker auf. Durch diese Geometrie reduziert sich der Bearbeitungsaufwand, da nur ein kleiner Flächenanteil präzise hergestellt werden muss.
- Alternativ oder in Kombination kann der Notbetriebsanker in Richtung der Deckfläche des Vorstufenventilkörpers eine abgesetzte Aufsitzfläche aufweisen.
- Bevorzugt weist die Aufsitzfläche eine Schneidengeometrie aufweist. Die Schneidengeometrie bezweckt eine Linienberührung zwischen dem Notbetriebsanker und dem Vorstufenventilkörper, so dass ein Winkelfehler zwischen dem Notbetriebsanker und dem Vorstufenventilkörper leicht kompensiert werden kann
- Um die Bewegungsfähigkeit des Notbetriebsankers zu fördern, weist dieser eine Strömungsverbindung auf, die zwei durch den Notbetriebsankers voneinander getrennte Räume der Dämpfventileinrichtung miteinander verbindet. Damit können sich keine hydraulisch abgeschlossenen Räume bilden, die einen Unterdruck- oder einen Staudruck verursachen könnten.
- Beispielhaft kann der Notbetriebsanker im Bereich der Aufsitzfläche mindestens einen Stichkanal aufweisen. Der Notbetriebsanker wird dadurch in seiner Festigkeit nicht geschwächt.
- Alternativ kann der Notbetriebsanker an seiner äußeren Mantelfläche die mindestens eine Strömungsverbindung aufweisen.
- Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
- Es zeigt:
-
1 Schnitt durch eine Dämpfventileinrichtung -
2 Dämpfventileinrichtung an einer Kolbenstange - Die
1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung1 mit einem axial zweigeteilten Dämpfventilgehäuse3 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauform. In der vorliegende Ausgestaltung ist die Dämpfventileinrichtung1 für eine bezogen auf einen äußeren Zylinder des Schwingungsdämpfers externe Anordnung vorgesehen, doch kann das Bauprinzip leicht auf eine Dämpfventileinrichtung z. B. an einer Kolbenstange adaptiert werden. In einem ersten Dämpfventilgehäuseabschnitt5 ist ein an sich bekannter Aktuator7 angeordnet, der eine Spule9 umfasst, die über einen Anker11 auf ein Vorstufenventil13 einwirkt. Mit dem Vorstufenventil13 wird ein Hauptstufenventil15 angesteuert, das die Dämpfkraft im Schwingungsdämpfer erzeugt. Das Vorstufen- und das Hauptstufenventil13 ;15 sind in zweiten Dämpfventilgehäuseabschnitt17 angeordnet, das eine Rohrgrundform ohne eine Zwischenwandung aufweist. - Das Hauptstufenventil
15 umfasst einen Hauptstufenventilkörper19 , der axial beweglich in einem zum Dämpfventilgehäuse3 separaten Gehäuseeinsatz21 geführt ist. Der Gehäuseeinsatz21 ist topfförmig ausgeführt und bildet einen Steuerraum23 , über den das Hauptstufenventil15 von dem Vorstufenventil13 angesteuert wird. Ein Boden25 des Gehäuseeinsatzes21 verfügt über eine Öffnung27 , in der ein Führungsschaft29 des Hauptstufenventilkörpers19 geführt ist. In dem Führungsschaft29 verlaufen ein Axialkanal31 und ein Querkanal33 , die den Steuerraum23 über einen Durchlass35 in dem Boden25 mit dem Vorstufenventil13 verbinden. - Der Gehäuseeinsatz
21 weist außenseitig eine Profilierung auf. Dadurch bilden einander zugewandten Flächen des Dämpfventilgehäuses3 und des Gehäuseeinsatzes21 mindestens einen Strömungskanal37 für einen Dämpfmediumstrom innerhalb der Dämpfventileinrichtung1 und außenseitig verfügt der Boden25 über Radialkanäle55 , die in die Strömungskanäle37 übergehen. - Das Hauptstufenventil
15 ist als ein Sitzventil ausgeführt, so dass der Hauptstufenventilkörper19 auf einer Hauptstufenventilsitzfläche39 aufliegt. Radial außerhalb der Hauptstufenventilsitzfläche39 ist mindestens ein Durchlasskanal41 ausgeführt, der radial innerhalb des Dämpfventilgehäuses3 angeordnet ist. Der außenseitig am Gehäuseeinsatz21 vorliegende Strömungskanal37 ist an den mindestens einen Durchlasskanal41 angeschlossen. - Die Hauptstufenventilsitzfläche
39 wird wiederum von einem Ventileinsatz43 gebildet, über den der Gehäuseeinsatz21 im Dämpfventilgehäuse3 axial positioniert wird. In der vorliegenden Ausführungsform verfügt der Ventileinsatz43 über Dämpfkanäle45 , die mit mindestens einer Ventilscheibe47 zusammenwirken. Es handelt sich dabei aber um eine Option. - Der Gehäuseeinsatz
21 wird von einem Federelement49 in der Bauform einer Scheibenfeder axial gegen eine Stützfläche51 des Dämpfventilgehäuses3 vorgespannt. Das Federelement49 stützt sich wiederum an dem Ventileinsatz43 ab. - Grundsätzlich wäre eine Dämpfventileinrichtung
1 mit einem Hauptstufenventil15 und einem Vorstufenventil13 funktionsfähig. Insbesondere für den Fall, dass der Aktuator7 nicht mehr mit Energie versorgt werden kann, verfügt diese verstellbare Dämpfventileinrichtung1 über eine Notbetriebsfunktion. - Innerhalb des zweiten Dämpfventilgehäuseabschnitts
17 ist ein Notbetriebsanker53 axial beweglich geführt. Eine Notbetriebsfeder57 in der Bauform einer Druckfeder spannt den Notbetriebsanker53 auf den Vorstufenventilkörper59 des Vorstufenventils13 vor. Die Notbetriebsfeder57 stützt sich an einem gehäusefesten Bauteil ab und der Notbetriebsanker53 liegt mit direktem Kontakt randseitig auf einer Deckfläche61 des Vorstufenventilkörpers59 . - Die Deckfläche
61 weist ein Stufenprofil mit einer abgesetzten Kontaktfläche63 für den Notbetriebsanker53 auf. Auch der Notbetriebsanker53 verfügt in Richtung der Deckfläche61 des Vorstufenventilkörpers59 über eine abgesetzte Aufsitzfläche65 , wobei die Aufsitzfläche65 bevorzugt eine Schneidengeometrie aufweist. - Der Notbetriebsanker
53 ist räumlich zwischen einem Rückschlusskörper67 des Aktuators7 und dem Boden25 des Gehäuseeinsatzes21 angeordnet und trennt damit zwei Hubräume69 ;71 für den Notbetriebsanker. Um keinen Staudruck in einem der Hubräume69 ;71 aufbauen zu lassen, verfügt der Notbetriebsanker53 über mindestens eine Strömungsverbindung73 , die die beiden voneinander getrennten Räume69 ;71 der Dämpfventileinrichtung1 miteinander verbindet. - Eine Strömungsverbindung
73 kann optional im Bereich der Aufsitzfläche65 als Stichkanal ausgeführt sein, z. B. in der Form einer einfachen Prägung. Alternativ kann der Notbetriebsanker an seiner äußeren Mantelfläche die Strömungsverbindung73 aufweisen. - In der linken Schnitthälfte ist der Notbetriebsanker in der axialen Baulänge dargestellt, vergleichbar mit dem Stand der Technik. Die rechte Schnitthälfte verdeutlicht den mit der Erfindung erreichbaren Bauraumvorteil infolge eines schmalen Notbetriebsankers
53 . - Bei einer Arbeitsbewegung eines mit der Dämpfventileinrichtung versehenen Schwingungsdämpfers wird Dämpfmedium über einen Rohranschluss des Ventileinsatzes
43 in die Dämpfventileinrichtung3 verdrängt. Das Dämpfmedium passiert dabei den mindestens einen Dämpfkanal45 und die mindestens eine Ventilscheibe47 . Dadurch wirkt eine Abhubkraft auf den Hauptstufenventilkörper19 . Das Dämpfmedium gelangt über den Durchlass35 in den Steuerraum23 und übt damit auf den Hauptstufenventilkörper19 eine Schließkraft aus. Das Vorstufenventil13 steuert einen Abflussquerschnitt aus dem Steuerraum23 in den Strömungskanal37 zwischen dem Gehäuseeinsatz21 und dem zweiten Dämpfventilgehäuseabschnitt17 . Bei intakter Energieversorgung wird der Notbetriebsanker53 gegen die Kraft der Notbetriebsfeder57 angehoben und damit wird der Vorstufenventilkörper59 entlastet. Die auf den Vorstufenventilkörper59 einwirkende Schließkraft wird dann nur noch von einer Federanordnung75 des Aktuators7 bestimmt, die auf den Anker11 des Vorstufenventils13 wirkt. Die Federanordnung75 des Ankers11 und die Notbetriebsfeder57 sind funktional parallel geschaltet. - Das abfließende Dämpfmedium erreicht über die Radialkanäle
55 und den Strömungskanal37 einen Ringraum zwischen dem zweiten Dämpfventilgehäuseabschnitt17 und dem Ventileisatz43 , über dessen mindestens einen Durchlasskanal41 das Dämpfmedium des Vorstufenventils13 abfließt. - Sofern die Energieversorgung für den Aktuator
7 gestört ist, wirkt die gesamte Schließkraft der Notbetriebsfeder57 über den Kontakt zwischen dem Notbetriebsanker53 und dem Vorstufenventilkörper59 . In Summe bestimmen die Federkräfte der Federanordnung75 und der Notbetriebsfeder57 die auf den Vorstufenventilkörper59 wirkende Schließkraft. - Der Druck im Axialkanal
31 wirkt in Öffnungsrichtung und lässt den Vorstufenventilkörper59 abheben. Dabei baut sich im Steuerraum23 ein Schließdruck auf den Hauptstufenventilkörper19 auf. Folglich übernimmt das Vorstufenventil13 auch bei Ausfall der Stromversorgung für den Aktuator7 die Notbetriebsfunktion. - Bei einer Abhubbewegung des Hauptstufenventilkörpers
19 von seiner Hauptstufenventilsitzfläche39 strömt Dämpfmedium nach radial außen und fließt ebenfalls über den mindestens einen Durchlasskanal41 aus dem Dämpfventilgehäuse3 ab. - Das Dämpfmedium fließt dann in einen nicht dargestellten Ausgleichs- oder Arbeitsraum.
- Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einem Dämpfventil mit einseitiger Durchströmungsrichtung beschränkt. Die
2 zeigt eine Ausführungsform einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung1 an einer Kolbenstange77 zwischen zwei mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsräumen79 ;81 . Der Aufbau des Vorstufenventils13 und des Hauptstufenventils15 sind im Detail aus derDE 10 2012 210 460 B3 bekannt. Abweichend wird ein Notbetriebsanker53 gemäß der1 verwendet, das sich ebenfalls direkt auf dem Vorstufenventilkörper59 abstützt, er baugleich ist mit der Ausführung nach1 . Auch in dieser Ausführung übernimmt das Vorstufenventil13 die Funktion eines Notbetriebsventils. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 3
- Dämpfventilgehäuse
- 5
- erster Dämpfventilgehäuseabschnitt
- 7
- Aktuator
- 9
- Spule
- 11
- Anker
- 13
- Vorstufenventil
- 15
- Hauptstufenventil
- 17
- zweiter Dämpfventilgehäuseabschnitt
- 19
- Hauptstufenventilkörper
- 21
- Gehäuseeinsatz
- 23
- Steuerraum
- 25
- Boden
- 27
- Öffnung
- 29
- Führungsschaft
- 31
- Axialkanal
- 33
- Querkanal
- 35
- Durchlass
- 37
- Strömungskanal
- 39
- Hauptstufenventilsitzfläche
- 41
- Durchlasskanal
- 43
- Ventileinsatz
- 45
- Dämpfkanäle
- 47
- Ventilscheibe
- 49
- Federelement
- 51
- Stützfläche
- 53
- Notbetriebsanker
- 55
- Radialkanäle
- 57
- Notbetriebsfeder
- 59
- Vorstufenventilkörper
- 61
- Deckfläche
- 63
- Kontaktfläche
- 65
- Aufsitzfläche
- 67
- Rückschlusskörper
- 69
- Hubräume
- 71
- Hubräume
- 73
- Strömungsverbindung
- 75
- Federanordnung
- 77
- Kolbenstange
- 79
- Arbeitsraum
- 81
- Arbeitsraum
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012210460 B3 [0002, 0038]
- DE 102010063386 B4 [0004]
Claims (8)
- Verstellbare Dämpfventileinrichtung (
1 ) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend ein Hauptstufenventil (15 ), das von einem mittels eines elektromagnetischen Aktuators7 betätigbaren Vorstufenventils (13 ) mit einem Vorstufenventilkörper (59 ) angesteuert wird, wobei im Notbetrieb ein Notbetriebsventil das Hauptstufenventil (15 ) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notbetriebsanker (53 ) von einer Notbetriebsfeder (57 ) auf den Vorstufenventilkörper (59 ) des Vorstufenventils (13 ) vorgespannt wird, so dass das Vorstufenventil (13 ) das Notbetriebsventil bildet. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Notbetriebsanker (
53 ) randseitig auf einer Deckfläche (61 ) des Vorstufenventilkörper (59 ) abstützt. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche (
61 ) ein Stufenprofil mit einer abgesetzten Kontaktfläche (63 ) für den Notbetriebsanker (53 ) aufweist. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbetriebsanker (
53 ) in Richtung der Deckfläche (61 ) des Vorstufenventilkörpers (59 ) eine abgesetzte Aufsitzfläche (65 ) aufweist. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsitzfläche (
65 ) eine Schneidengeometrie aufweist. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbetriebsanker (
53 ) eine Strömungsverbindung (73 ) aufweist, die zwei durch den Notbetriebsankers (53 ) voneinander getrennte Räume (69 ;71 ) der Dämpfventileinrichtung (1 ) miteinander verbindet. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbetriebsventilanker (
53 ) im Bereich der Aufsitzfläche (65 ) mindestens einen Stichkanal (73 ) aufweist. - Verstellbare Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Notbetriebsventilanker (
53 ) an seiner äußeren Mantelfläche die mindestens eine Strömungsverbindung (73 ) aufweist.
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