DE102016213328A1

DE102016213328A1 - Dämpfventil mit richtungsabhängigem Voröffnungsquerschnitt für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102016213328A1
Application number: DE102016213328.4A
Authority: DE
Inventors: Harun Tucovic; Oswald Lichtlein; Eberhard Simon; Helmut Baalmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: CN109563899B; US10865847B2; CN109563899A; KR20190030726A; WO2018015084A1; DE102016213328B4; US20190264770A1

Abstract

Es wird ein Dämpfventil 1 vorgeschlagen, umfassend: – einen Ventilkörper 2, welcher mindestens einen Durchflusskanal 3, 4 für je eine Durchströmungsrichtung eines Dämpfmediums durch den Ventilkörper 2 aufweist, wobei der Durchflusskanal 3, 4 eine Eintrittsöffnung 9 mit einer Austrittsöffnung 5 für das Dämpfmedium miteinander verbindet, – mindestens eine Ventilscheibe 6, welche den Durchflusskanal 3, 4 an der Austrittsöffnung 5 abdeckt, wobei die Ventilscheibe 6 einen ersten Volumenstrom des Dämpfmediums durch den Ventilkörper 2 drosselt, – mindestens eine in der Ventilscheibe 6 ausgeführte Voröffnung 7, sowie – mindestens eine an der Ventilscheibe 6 zumindest mittelbar angrenzend angeordnete Voröffnungsdrosselanordnung 10, welche derart eingerichtet ist, dass diese die Voröffnung 7 in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung eines Dämpfmediums zumindest teilweise abdeckt oder öffnet. Das erfindungsgemäße Dämpfventil zeichnet sich dadurch aus, dass die Voröffnungsdrosselanordnung 10 aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Bauteilen 11, 12, 13, 14 besteht, wobei mindestens zwei der Bauteile 11, 12, 13, 14 untrennbar miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfventil mit richtungsabhängigem Voröffnungsquerschnitt für einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugschwingungsdämpfer.
Gattungsbildende Schwingungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese umfassen zumindest einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinder, sowie mindestens einen innerhalb des Arbeitszylinders angebrachten Kolben, welcher mit Hilfe einer an dem Kolben festgelegten Kolbenstange innerhalb des Arbeitszylinders entlang einer Längsachse des Arbeitszylinders – also axial – hin und her bewegbar ist. Darüber hinaus umfasst ein gattungsbildender Schwingungsdämpfer mindestens ein Dämpfventil, welches als ein Kolbenventil – also an dem Kolben – oder als ein Bodenventil ausgeführt ist. Das Dämpfventil trennt in der Regel den Innenraum des Arbeitszylinders in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum. Dabei weist das Dämpfventil einen Ventilkörper, welcher Durchlässe umfasst, welche ein definiertes Durchströmen des Dämpfmediums durch den Ventilkörper in zumindest eine Strömungsrichtung ermöglichen. Die Durchlässe sind üblicherweise an zumindest einer Seite, an der sogenannten Austrittseite mit zumindest einer federnden Ventilscheibe abgedeckt, die einen ersten Volumenstrom des Dämpfmediums durch den Kolben gezielt drosselt.
Darüber hinaus weist ein Dämpfventil eines gattungsbildenden Schwingungsdämpfers oft mindestens einen weiteren Durchlass, die sogenannte Voröffnung auf, welche meist permanent offen ist und vor allem bei kleineren Kolbengeschwindigkeiten einen in der Regel durch ihren Querschnitt definierten zweiten Volumenstrom des Dämpfmediums durch den Kolben ermöglichen, welcher kleiner ist, als vorstehend erläuterter erster Volumenstrom.
Üblicherweise werden Voröffnungen als Ausnehmungen in der Ventilscheibe oder in einer an der Ventilscheibe angrenzenden zusätzlichen Federscheibe oder als mindestens eine in dem Kolbenkörper eingebrachte Ausnehmung realisiert.
Eine Anpassung der Drosselwirkung erfolgt durch Auswahl der Anzahl und/oder des Querschnitts dieser Ausnehmungen.
Nachteilig bei derartigen Lösungen ist die Einschränkung der Drosselwirkung in einer Strömungsrichtung, da die konstant offenen Voröffnungen sowohl bei der Einfederung des Kolbens (Druckstufe) als auch beim Ausfahren des Kolbens (Zugstufe) durchströmt werden. Damit stellt der einmal eingestellte konstante Durchlass einen Kompromiss dar und kann nicht bedarfsgerecht eingestellt werden.
Dieser Nachteil wird vermieden durch einen in Zug- und Druckstufe separat einstellbaren konstanten Durchlass.
Voröffnungen, welche in eine Durchströmungsrichtung geöffnet und in eine andere Durchströmungsrichtung geschlossen werden sind beispielsweise aus der EP 23 62 114 oder aus der DE 197 12 895 A1 bekannt.
Derartige ausgeführte Lösungen sind jedoch sehr aufwendig und benötigen entweder einen speziell geformten Kolben oder speziell geformte zusatzbauteile. Dadurch sind die Herstellungskosten für derartige Lösungen regelmäßig vergleichbar hoch.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es demnach ein alternatives Dämpfventil mit richtungsabhängigem Voröffnungsquerschnitt anzugeben, welches entfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Somit umfasst das gattungsgemäße Dämpfventil eine Voröffnungsdrosselanordnung auf, welche aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Bauteilen besteht, wobei mindestens zwei der Bauteile untrennbar miteinander verbunden sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Figuren, der dazugehörigen Beschreibung, sowie in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Anhand folgender Figuren soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine Explosionsdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante des Dämpfventils gemäß Patentanspruch 1;
2: eine teilweise Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante des Dämpfventils gemäß Patentanspruch 1;
3: eine teilweise Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante einer Voröffnungsdrosselanordnung gemäß Erfindung.
Die 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine beispielsweise Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Dämpfventils 1. Dieser umfasst einen Ventilkörper 2 mit mehreren Durchflusskanälen 3, 4 für je eine Durchströmungsrichtung eines Dämpfmediums durch den Ventilkörper 2. Die Durchflusskanäle 3, 4 verbinden jeweils eine Eintrittsöffnung mit einer Austrittsöffnung für das Dämpfmedium miteinander. Dies ist an dem Durchflusskanal 3 in den 1 und 2 beispielsweise deutlich dargestellt. Die Eintrittsöffnung 9 wird durch den Durchflusskanal 3 mit der Austrittsöffnung 5 verbunden.
Darüber hinaus ist in der 1 deutlich ersichtlich, dass die Durchflusskanäle 3, 4 mit mindestens einer Ventilscheibe 6 an der Austrittsöffnung 5 abgedeckt sind. Die Ventilscheibe 6 hat die Aufgabe einen ersten Volumenstrom 24 des Dämpfmediums welcher bei dessen Bewegung durch das Dämpfventil 1 innerhalb eines hier nicht gezeigten Dämpferzylinders durch den Ventilkörper 2 strömt, zu drosseln.
Die Ventilscheibe umfasst eine Voröffnung 7 welche einen weiteren Durchlass für den sogenannten zweiten Volumenstrom 25 des Dämpfmediums durch den Kolben darstellt. Der zweite Volumenstrom 25 wird durch den Querschnitt bzw. durch die Größe der Voröffnung 7 definiert und ist kleiner als der vorstehend erläuterte erste Volumenstrom 24. In den, in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsvariante wurde eine zusätzliche Drosselscheibe 8 verwendet, welche sich unmittelbar an die Ventilscheibe 6 anlegt und welche mehrere unterschiedlich radial voneinander beabstandete Ausnehmungen 22 umfasst.
Das Dämpfventil 1 umfasst darüber hinaus eine an der Ventilscheibe 6 zumindest mittelbar angrenzend angeordnete Voröffnungsdrosselanordnung 10. Die Voröffnungsdrosselanordnung 10 besteht aus mehreren im Wesentlichen scheibenförmig ausgeformten und koaxial bezogen auf die Achse A zueinander angeordneten Bauteilen 11, 12, 13 und 14. Die Voröffnungsdrosselanordnung 10 ist derart eingerichtet, dass diese die Voröffnung 7 in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung des Dämpfmediums durch das Dämpfventil 1 zumindest teilweise abdeckt oder öffnet. Dies ist besonders deutlich aus der 2 entnehmbar.
Wie bereits vorstehend erläutert, handelt es sich in der 1 um eine Explosionsdarstellung, welche einzelne Komponente einer möglichen erfindungsgemäßen Ausführungsvariante besonders übersichtlich zeigen soll. Aus diesem Grund sind auch die einzelnen Bauteile der Voröffnungsdrosselanordnung 10 getrennt voneinander dargestellt. Erfindungsgemäß sind zumindest zwei der Bauteile 11, 12, 13, 14 der Voröffnungsdrosselanordnung 10 untrennbar miteinander verbunden, wie es in der 2 und der 3 durch die Verbindungspunkte 21 deutlich dargestellt ist.
Die 3 zeigt die Voröffnungsdrosselanordnung 10 in einer teilweisen Schnittdarstellung. Die Voröffnungsdrosselanordnung 10 umfasst einen radial äußeren Distanzring 12 einen radial inneren Distanzring 13 eine erste federnde Abdeckscheibe 11 welche sich radial über den radial inneren Distanzring 13 und über den radial äußeren Distanzring 12 zumindest teilweise erstreckt und sich axial unmittelbar an die beiden Distanzringe 13, 12 anlegt. Dabei kann die erste federnde Abdeckscheibe 11 mit dem radial äußeren Distanzring 12 oder mit dem radial inneren Distanzring 13 oder auch mit beiden Distanzringen 12, 13 untrennbar verbunden sein. Die Verbindung kann stoffschlüssig, beispielsweise durch kleben oder auch durch verschweißen ausgeführt sein. Darüber hinaus ist eine formschlüssige Verbindung der vorstehend genannten Bauteile ebenfalls möglich.
Zwischen dem radial äußeren Distanzring 12 und dem radial inneren Distanzring 13 ist ein Ringraum 15 angeordnet, welcher von der ersten federnden Abdeckscheibe 11 axial begrenzt ist.
Eine zweite federnde Abdeckscheibe 14 ist ebenfalls koaxial zu den bereits vorstehend beschriebenen Bauteilen 11, 12 und 13 angeordnet. Die zweite federnde Abdeckscheibe 14 umfasst einen zentrumnahen Befestigungsabschnitt 16 und einen daran angrenzenden randnahen Federabschnitt 17, wobei diese durch mindestens einen Verbindungsabschnitt 26 miteinander verbunden sind. Der Befestigungsabschnitt 16 kommt axial an dem radial inneren Distanzring 13 zur Anlage und kann mit dem radial inneren Distanzring 13 formschlüssig oder auch stoffschlüssig verbunden sein. Der Federabschnitt 17 der zweiten federnden Abdeckscheibe 14 ragt in den Ringraum 5 hinein.
Wie in der 2 dargestellt, deckt der Federabschnitt 17 die Voröffnung 7 der Ventilscheibe 6 zumindest mittelbar und zumindest teilweise ab. In Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung des Dämpfmediums hebt sich der Federabschnitt 17 axial ab und lässt einen definierten zweiten Volumenstrom zu. Bei umgekehrter Durchströmungsrichtung des Dämpfmediums wird die Voröffnung 7 der Ventilscheibe 6 durch den Federabschnitt 17 der zweiten federnden Abdeckscheibe 14 wieder verschlossen und der zweite Volumenstrom unterbrochen.
Die 3 zeigt darüber hinaus, dass die einzelnen Bauteile derart ausgeführt sein können, dass die axiale Stärke 18 des radial äußeren Distanzrings 12 gleich oder größer ist als eine Summe der axialen Stärken 19, 20 des radial inneren Distanzrings 13 und der zweiten federnden Abdeckscheibe 14. Unter der axialen Stärke gemäß der Erfindung ist die axiale Erstreckung bzw. die Dicke der Bauteile zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfventil
2: Ventilkörper
3: Durchflusskanal
4: Durchflusskanal
5: Austrittsöffnung
6: Ventilscheibe
7: Voröffnung
8: Drosselscheibe
9: Eintrittsöffnung
10: Voröffnungsdrosselanordnung
11: erste Abdeckscheibe
12: radial äußerer Distanzring
13: radial innerer Distanzring
14: zweite Abdeckscheibe
15: Ringraum
16: Befestigungsabschnitt
17: Federabschnitt
18: axiale Stärke des radial äußeren Distanzrings
19: axiale Stärke des radial inneren Distanzrings
20: axiale Stärke der zweiten Abdeckscheibe
21: Verbindungspunkt
22: Ausnehmung
23: Durchgangsbohrung
24: erster Volumenstrom
25: zweiter Volumenstrom
26: Verbindungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2362114 [0008]
DE 19712895 A1 [0008]

Claims

Dämpfventil (1), umfassend: – einen Ventilkörper (2), welcher mindestens einen Durchflusskanal (3, 4) für je eine Durchströmungsrichtung eines Dämpfmediums durch den Ventilkörper (2) aufweist, wobei der Durchflusskanal (3, 4) eine Eintrittsöffnung (9) mit einer Austrittsöffnung (5) für das Dämpfmedium miteinander verbindet, – mindestens eine Ventilscheibe (6), welche den Durchflusskanal (3, 4) an der Austrittsöffnung (5) abdeckt, wobei die Ventilscheibe (6) einen ersten Volumenstrom des Dämpfmediums durch den Ventilkörper (2) drosselt, – mindestens eine in der Ventilscheibe (6) ausgeführte Voröffnung (7), sowie – mindestens eine an der Ventilscheibe (6) zumindest mittelbar angrenzend angeordnete Voröffnungsdrosselanordnung (10), welche derart eingerichtet ist, dass diese die Voröffnung (7) in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung eines Dämpfmediums zumindest teilweise abdeckt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Voröffnungsdrosselanordnung (10) aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Bauteilen (11, 12, 13, 14) besteht, wobei mindestens zwei der Bauteile (11, 12, 13, 14) untrennbar miteinander verbunden sind.
Dämpfventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Voröffnungsdrosselanordnung (10) einen radial äußeren Distanzring (12), einen radial inneren Distanzring (13), eine erste federnde Abdeckscheibe (11), sowie eine zweite federnde Abdeckscheibe (14) umfasst, wobei die erste federnde Abdeckscheibe (11) und der radial äußere Distanzring (12) stoffschlüssig und/oder formschlüssig untrennbar miteinander verbunden sind.
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste federnde Abdeckscheibe (11) und der radial äußere Distanzring (12) miteinander verschweißt sind
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste federnde Abdeckscheibe (11) und der radial innere Distanzring (12) stoffschlüssig und/oder formschlüssig untrennbar miteinander verbunden sind.
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste federnde Abdeckscheibe (11) und der radial innere Distanzring (13) miteinander verschweißt sind.
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Voröffnungsdrosselanordnung (10) derart ausgebildet ist, dass zwischen dem radial inneren Distanzring (13) und dem radial äußeren Distanzring (12) ein Ringraum (15) angeordnet ist, welcher an einer Seite von der ersten federnden Abdeckscheibe (11) axial begrenzt ist, wobei sich die erste federnde Abdeckscheibe (11) radial über dem radial inneren Distanzring (13) und dem radial äußeren Distanzring (12) zumindest teilweise erstreckt.
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite federnde Abdeckscheibe (14) einen zentrumnahen Befestigungsabschnitt (16) und einen daran angrenzenden randnahem Federabschnitt (17) aufweist, wobei die zweite federnde Abdeckscheibe (14) in der Voröffnungsdrosselanordnung (10) derart angeordnet ist, dass der Befestigungsabschnitt (16) axial an dem radial inneren Distanzring (13) zur Anlage kommt und der Federabschnitt (17) in den Ringraum (5) hineinragt.
Dämpfventil (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stärke (18) des radial äußeren Distanzrings (12) gleich oder größer ist als eine Summe der axialen Stärken (19, 20) des radial inneren Distanzrings (13) und der zweiten federnden Abdeckscheibe (14).
Schwingungsdämpfer mit einem Dämpfventil (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfventil (1) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.