DE102016210789B4

DE102016210789B4 - Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102016210789B4
Application number: DE102016210789.5A
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Knezevic; Jörg Rösseler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: CN109312807B; KR20190017957A; WO2017215854A1; CN109312807A; DE102016210789A1; US20190249742A1; KR102309479B1

Abstract

Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper (3) mit mindestens einem Durchlasskanal (13; 15), dessen Austrittsseite von mindestens einer Ventilscheibe (17; 19) zumindest teilweise abgedeckt wird, wobei die mindestens eine Ventilscheibe (17; 19) bei einer Anströmung über den Durchlasskanal (13; 15) von einer Ventilsitzfläche (21) abhebt und eine Stützscheibe (23) als Anschlag die Abhubbewegung begrenzt, wobei die Stützscheibe (23) in Richtung der Ventilscheibe (17; 19) mit einer Elastomerauflage (25) bestückt ist, wobei die Elastomerauflage von mehreren Einzelstützelementen (25) gebildet wird und zwischen der mindestens einen Ventilscheibe (17) und der Stützscheibe (23) eine zur Stützscheibe (23) beweglich gelagerte Distanzscheibe (31; 33) angeordnet ist, die die Abhubbewegungscharakteristik der Ventilscheibe (17) bestimmt , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Einzelstützelement (25) die Distanzscheibe (31; 33) zumindest auf einem Federbereich (35) des Einzelstützelement axial durchdringt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer umfasst einen Dämpfventilkörper mit mindestens einem Durchlasskanal, dessen Austrittsseite von mindestens einer Ventilscheibe zumindest teilweise abgedeckt wird. Bei einer Anströmung der Ventilseite über den Durchlasskanal hebt die Ventilscheibe von einer Ventilsitzfläche ab. Um die Ventilscheibe gegen eine mechanische Überlastung zu schützen, wird in der Regel mindestens eine Stützscheibe als Anschlag verwendet, der die Abhubbewegung begrenzt. Die Stützscheibe ist in der einfachsten Ausführung als eine einfache, in der Regel metallische Ringscheibe ausgeführt. Im Gegensatz dazu ist die Ventilscheibe in Grenzen elastisch verformbar oder gegen eine Feder axial beweglich gelagert. Unabhängig von der Ausführungsform tritt im Dämpfbetrieb bei plötzlichen Spitzenbelastungen der Effekt auf, dass die Ventilscheibe an die Stützscheibe anschlägt. Dieses Anschlagen ist akustisch vernehmbar.
Eine Lösung kann darin bestehen, dass man mehrere Ventilscheiben in geschichteter Anordnung verwendet. Durch die Schichtung ergibt sich eine Stützfunktion innerhalb des Scheibenpakets. Ein Nachteil kann darin liegen, dass bei tendenziell starren Ventilscheiben eine Erhöhung der Dämpfkraftkennlinie auftritt.
Aus der DE 18 17 392 B2 ist ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer bekannt, das eine Elastomerauflage in der Bauform eines Elastomerrings aufweist, der einer Anschlagbewegung der Ventilscheibe an einem Stützring entgegenwirkt. Der Elastomerring wirkt bei der Anschlagfunktion wie ein Dichtring, so dass nur eine radiale Abströmung von Dämpfmedium aus dem Dämpfventil erfolgen kann.
Die gattungsbildenden DE 10 2015 206 022 A1 offenbart ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer mit mindestens einer Ventilscheibe, die bei einer Anströmung über einen Durchlasskanal von einer Ventilsitzfläche abhebt, wobei eine Stützscheibe als Anschlag die Abhubbewegung begrenzt. Die Stützscheibe ist in Richtung der Ventilscheibe mit einer Elastomerauflage bestückt, die von mehreren Einzelstützelementen gebildet wird. Zwischen der mindestens einen Ventilscheibe und der Stützscheibe eine ist zur Stützscheibe beweglich gelagerte Distanzscheibe angeordnet ist, die die Abhubbewegungscharakteristik der Ventilscheibe bestimmt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das gattungsbildende Dämpfventil im Hinblick auf ein verbessertes Abströmverhalten weiter zu bilden.
Die Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.
Die Stützscheibe dient als Anschlagelement, das den maximalen Abhubweg und ggf. einen Kippkreis für die elastische Ventilscheibe bestimmt. Über die Materialstärke und oder den Durchmesser kann man mit einfachsten Mitteln ein Dämpfventil abstimmen.
Die Distanzscheibe ist für die Elastomerauflage mit Öffnungen versehen
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Distanzscheibe zumindest auf einem Teil ihres Hubwegs vorspannungsfrei zur Ventilscheibe gelagert. Die Distanzscheibe ist damit fliegend gelagert und übt keine Schließkraft auf die Ventilscheibe aus.
Im Hinblick auf eine einfache Montage zentriert sich die Distanzscheibe an einem Flansch der Stützscheibe. Die Stützscheibe dient ggf. als Montageträger, auf den dann die Distanzscheibe(n) aufgelegt wird/werden.
Um ein Anschlaggeräusch unter keinen Umständen aufkommen zu lassen, weist die Elastomerauflage einen Anschlagbereich auf, an dem sich die Distanzscheibe ab einem definierten Hubweg abstützt.
Bei einem geschichteten Paket von Distanzscheiben mit unterschiedlichen Außendurchmessern ist es vorteilhaft, wenn die Distanzscheibe elastisch ausgeführt ist. Dann wirkt die Distanzscheibe wie eine Ventilscheibe.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch sind die Einzelstützelemente auf unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet. Dadurch ergeben sich weitere Optionen für die Abstimmung des Dämpfventils, insbesondere wenn die Distanzscheibe einen kleineren Durchmesser aufweist als die Ventilscheibe. Dann kann man nämlich Elastomerstützelemente vorsehen, die nur die Ventilscheibe vorspannen und Elastomerkörper die auch die Distanzscheibe beeinflussen. Bei dieser Anordnung muss die Distanzscheibe keine Öffnungen für die Elastomerstützelemente aufweisen.
Im Hinblick auf eine progressive Gegenkraft zur Abhubbewegung der Ventilscheibe können die Einzelstützelemente einen unterschiedlichen axialen Abstand zur Ventilscheibe aufweisen.
Um im Hubbereich zwischen der Auflage auf der Ventilscheibe und der Anlage an der Stützscheibe den Abfluss aus dem Dämpfventil zur fördern, kann die Distanzscheibe mindestens einen Durchlassquerschnitt aufweisen.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 Dämpfventil in einer Schnittdarstellung
2 Draufsicht auf eine Distanzscheibe des Dämpfventils nach 1

Die 1 zeigt ein Dämpfventil 1 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauweise. Das Dämpfventil 1 umfasst einen Dämpfventilkörper 3, der an einer Kolbenstange 5 befestigt ist. Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt und kann z. B. bei einem Bodenventil oder auch im Rahmen eines verstellbaren Dämpfventils eingesetzt werden.
Der Dämpfventilkörper 3 unterteilt einen Zylinder 7 des Schwingungsdämpfers in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9;11, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 3 sind Durchtrittskanäle 13; 15 für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkreisen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle ist nur beispielhaft anzusehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 13; 15 ist mit mindestens einer Ventilscheibe 17; 19 zumindest teilweise abgedeckt.
Bei einer Anströmung der Ventilscheibe 17 ausgehend vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 hebt die Ventilscheibe 17 von ihrer Ventilsitzfläche 21 ab. Die Abhubbewegung wird von einer Stützscheibe 23 in Kombination mit einer Elastomerauflage gesteuert bzw. gedämpft gebremst. Die Elastomerauflage wird von mehreren Einzelstützelementen 25 gebildet.
Bevorzugt sind die Einzelstützelemente 25 als Kugeln ausgeführt. Vorteilhaft sind auch tonnenförmige Bauformen. Beide Bauformen lassen sich einfach und lageunabhängig montieren.
Die Einzelstützelemente 25 in der Stützscheibe 23 auf unterschiedlichen Teilkreisen 27; 29 mit den Radien R₁ und R₂ angeordnet und bilden eine Anschlagebene. Selbstverständlich können auch weitere Teilkreisdurchmesser verwendet werden.
Zwischen der mindestens einen Ventilscheibe 17 und der Stützscheibe 23 ist mindestens eine zur Stützscheibe 23 axial beweglich gelagerte Distanzscheibe 31; 33 angeordnet, die die Abhubbewegungscharakteristik der Ventilscheibe 17 bestimmt. Die Distanzscheibe 31; 33 ist bevorzugt zumindest auf einem Teil ihres Hubwegs vorspannungsfrei zur Ventilscheibe 17 gelagert ist. Wie die 1 zeigt, durchdringt das mindestens eine Einzelstützelement 25 die Distanzscheibe 31; 33 axial zumindest mit einem Federbereich 35 der Elastomerauflage. Die Distanzscheibe 31; 33 ist damit als Flatterscheibe anzusehen. In der einfachsten Ausführung umfasst das Dämpfventil 1 lediglich eine Distanzscheibe 31. Vorliegend kommen zwei geschichtete Distanzscheiben 31; 33 zur Anwendung. Die äußeren Einzelstützelemente liegen radial außerhalb einer ersten kleineren Distanzscheibe 33. Folglich beeinflussen die äußeren Stützelemente nur mittelbar die Hubbewegung der kleineren Distanzscheibe 33.
Wie die 1 des Weiteren offenbart, zentriert sich jede Distanzscheibe 31; 33 an einem Flansch 37 der Stützscheibe 23. Über den Flansch 37 wird die Ventilscheibe 17 auf eine innere Auflagefläche 39 gespannt. Die innere Auflagefläche 39 muss nicht unbedingt in der Ebene der Ventilsitzfläche 21 liegen. Über einen definierten Höhenversatz kann z. B. eine zusätzliche Vorspannung auf die Ventilscheibe 17 erreicht werden, wenn die Sitzfläche 21 im Verhältnis zur Auflagefläche 39 erhaben ausgeführt ist.
Optional kann das Einzelstützelement einen Anschlagbereich 41 aufweisen, an dem sich die Distanzscheibe 33 ab einem definierten Hubweg abstützt. Um den Unterscheid zu verdeutlichen, verfügt das Einzelstützelement auf dem Teilkreis 27 über den Anschlagbereich 41, der einen Durchmesser aufweist, der größer ist als Öffnungen in der Distanzscheibe für den Durchgriff der Einzelstützelemente 25. Im Vergleich dazu sind die Einzelstützelemente auf dem größeren Teilkreis 29 tonnenförmig mit einem weitgehend konstanten Außendurchmesser ausgeführt.
Die Distanzscheibe 31; 33 kann auch elastisch ausgeführt sein. Insbesondere bei einer geschichteten Anordnung von Distanzscheiben 31; 33 kann ein Außendurchmesser der kleineren Distanzscheibe 33 einen Kippkreis für die nächstliegende Distanzscheibe 31 bilden. Wie die 2 zeigt, kann die Distanzscheibe 31; 33 mindestens einen Durchlassquerschnitt 45 aufweisen, über den Dämpfmedium aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 strömen kann.
Bei einer Anströmung über den Durchtrittskanal 13 trifft das Dämpfmedium auf die Ventilscheibe 17, die die Austrittsöffnung zumindest im Wesentlichen verschließt. Der Druckunterschied an der Ventilscheibe 17 zwischen dem Durchtrittskanal 13 und dem Arbeitsraum 9 führt zu einer Abhubbewegung der Ventilscheibe 17 von der Ventilsitzfläche 21. Der Abhubbewegung wirken die Einzelstützelemente 25 auf den Teilkreisen 27; 29 entgegen. Bedingt durch den axialen Abstand 47 der Einzelstützelemente 25 auf dem größeren Teilkreis 29 zu der Ventilscheibe 17 üben diese erst eine Gegenkraft aus, wenn die Ventilscheibe 17 diese Einzelstützelemente im Öffnungsvorgang erreicht. Dabei tritt nur eine geringere Dämpfkraft auf. Die Distanzscheiben 31; 33 sind zu Beginn des Abhubvorgangs der Ventilscheibe 17 von der Ventilsitzfläche noch wirkungslos, da zwischen Distanzscheibe 33 und der Stützscheibe noch ein Abstand 49 besteht.
Erst wenn die Distanzscheibe 31 zumindest mittelbar an der Stützscheibe 23 anliegt, verändert sich die Dämpfkraftcharakteristik des Dämpfventils tendenziell merklich zur höheren Dämpfkraft. Dann wirkt der Außendurchmesser der Distanzscheibe 33 als ein erster Kippkreis für die Ventilscheibe 17. Ist die Distanzscheibe 31 ebenfalls elastisch ausgeführt, dann wirkt der Außendurchmesser der kleineren Distanzscheibe 33 als Kippkreis sowohl für die Ventilscheibe 17 wie auch für die größere Distanzscheibe 31. Bedingt durch die Durchdringung der Distanzscheiben 31; 33 durch die Einzelstützelemente 25 üben die Einzelstützelemente keine Schließkraft auf die Distanzscheiben 31; 33 aus.
Erst bei maximaler Hubbewegung der beiden Distanzscheiben liegen diese an dem Anschlagbereich 41 der inneren Einzelstützelemente 25 an. Insgesamt stellt sich eine knickfreie Dämpfkraftkennlinie dar, wobei eine knickfreie Dämpfkraftkennlinie stets eine geringe Kolbenstangenbeschleunigung und damit eine geringe Geräuschbelastung mit sich bringen.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfventil
3: Dämpfventilkörper
5: Kolbenstange
7: Zylinder
9: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
11: kolbenstangenferner Arbeitsraum
13: Durchtrittskanal
15: Durchtrittskanal
17: Ventilscheibe
19: Ventilscheibe
21: Ventilsitzfläche
23: Stützscheibe
25: Einzelstützelement
27: Teilkreis
29: Teilkreis
31: Distanzscheibe
33: Distanzscheibe
35: Federbereich
37: Flansch
39: innere Auflagefläche
41: Anschlagbereich
43: Öffnungen
45: Durchlassquerschnitt
47: Abstand
49: Abstand

Claims

Dämpfventil (1) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper (3) mit mindestens einem Durchlasskanal (13; 15), dessen Austrittsseite von mindestens einer Ventilscheibe (17; 19) zumindest teilweise abgedeckt wird, wobei die mindestens eine Ventilscheibe (17; 19) bei einer Anströmung über den Durchlasskanal (13; 15) von einer Ventilsitzfläche (21) abhebt und eine Stützscheibe (23) als Anschlag die Abhubbewegung begrenzt, wobei die Stützscheibe (23) in Richtung der Ventilscheibe (17; 19) mit einer Elastomerauflage (25) bestückt ist, wobei die Elastomerauflage von mehreren Einzelstützelementen (25) gebildet wird und zwischen der mindestens einen Ventilscheibe (17) und der Stützscheibe (23) eine zur Stützscheibe (23) beweglich gelagerte Distanzscheibe (31; 33) angeordnet ist, die die Abhubbewegungscharakteristik der Ventilscheibe (17) bestimmt , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Einzelstützelement (25) die Distanzscheibe (31; 33) zumindest auf einem Federbereich (35) des Einzelstützelement axial durchdringt.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (31; 33) zumindest auf einem Teil ihres Hubwegs vorspannungsfrei zur Ventilscheibe (17) gelagert ist.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Distanzscheibe (31; 33) an einem Flansch (37) der Stützscheibe (23) zentriert.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelstützelement (25) einen Anschlagbereich (41) aufweist, an dem sich die Distanzscheibe (33) ab einem definierten Hubweg abstützt.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (31; 33) elastisch ausgeführt ist.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelstützelemente (25) auf unterschiedlichen Teilkreisen (27; 29) angeordnet sind.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstützelemente (25) einen unterschiedlichen axialen Abstand (47) zur Ventilscheibe (17) aufweisen.
Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (31; 33) mindestens einen Durchlassquerschnitt (45) aufweist.