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Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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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.
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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.
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Aus der gattungsbildenden
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.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das gattungsbildende Dämpfventil weiterzubilden hinsichtlich einer großen Variationsbreite der Dämpfkraftkennlinie.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Einzelstützelement von mindestens zwei Einzelelastomerauflagen gebildet wird, die paarweise zu einem Einzelstützelement zusammengefasst sind.
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Der Vorteil der paarweisen Anordnung besteht darin, dass mit ganz einfachen und wenigen verschiedenen Einzelstützelementen viele verschiedene Kombinationen möglich sind. Aufgrund des beschränkten Bauraums in einem Dämpfventil, der Durchmesser beträgt zwischen ca. 25 und ca. 40mm, kommen auch sehr kleine Elastomerauflagen zur Anwendungen, bei denen eine gestufte Federkraftkennlinie deutlich schwerer und unpräziser realisierbar wäre, als wenn man zwei Einzelelastomerauflagen in Kombination verwendet.
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Bevorzugt ist eines der Einzelelastomerauflagen als ein Ringelement ausgeführt. Eine Ringgeometrie lässt sich einfach ausführen und verfügt damit unabhängig von der Materialwahl über zumindest zwei variable Parameter, nämlich z. B. dem Außendurchmesser und einem Schnurrdurchmesser.
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Um die Stützfläche optimal bestücken und ausnutzen zu können, sind die beiden Einzelelastomerauflagen konzentrisch zueinander angeordnet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung besteht zwischen der äußeren und der inneren Einzelelastomerauflage eine radiale Vorspannung. Der Vorteil besteht darin, dass nur eine der Einzelelastomerauflagen direkt mit der Stützscheibe verbunden werden muss. Die andere Einzelelastomerauflage kann über die Vorspannung zur anderen Einzelelastomerauflage mittelbar fixiert werden.
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Man kann vorsehen, dass die Einzelelastomerauflage mit der höheren Federrate die Einzelelastomerauflage mit der geringeren Federrate einhüllt. Damit stabilisiert die äußere Einzelelastomerauflage die innere weichere Einzelelastomerauflage.
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Alternativ kann die Einzelelastomerauflage mit der geringere Federrate die Einzelelastomerauflage mit der der größeren Federrate einhüllen. Diese Anordnung ist besonders interessant, wenn eine hydraulische Dämpfkraftwirkung ausgenutzt werden soll und die äußere Einzelelastomerauflage einen Verdrängerraum begrenzt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Variation der Stützkraftcharakteristik besteht darin, das ein von der äußeren Einzelelastomerauflage umschlossenen Verdrängerraum eine Abflussöffnung aufweist, die bei der Kompression der äußeren Einzelelastomerauflage geöffnet ist. Durch die Ausgestaltung des Abflussquerschnitts kann eine mehr oder weniger große Drosselung des abfließenden Dämpfmediums erreicht werden. Diese Drosselkraft überlagert sich mit der mechanischen Federkraft bei der Kompression der Einzelelastomerauflage.
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Eine Möglichkeit zur Ausgestaltung der besteht darin, dass die Abflussöffnung in der Stützscheibe ausgeführt ist. Die Stützscheibe ist starr und vielfach aus einem metallischen Werkstoff. Folglich verändert sich nicht der Abflussquerschnitt und der Abflussquerschnitt lässt sich sehr leicht mit hoher Präzision fertigen.
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Alternativ kann die Abflussöffnung in einer der Einzelelastomerauflage der kombinierten Einzelelastomerauflagen ausgeführt sein. Schon bei der spritztechnischen Herstellung der Einzelelastomerauflage kann die Abflussöffnung vorgesehen werden. Der zusätzliche Arbeitsschritt zur Ausführung innerhalb der Stützscheibe kann damit entfallen.
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Zusätzlich kann man vorsehen, dass zwischen einer Rückseite der Einzelelastomerauflage und der Stützscheibe ein mit Dämpfmedium gefüllter Hohlraum vorliegt. Der mit Dämpfmedium gefüllte Hohlraum wird bei einer Kompression des Stützelements verdichtet und eine Dämpfkraft erzeugt. Je größer der Hohlraum im Verhältnis zum Stützelement ist, umso flacher verläuft die Kennlinie der erreichbaren Dämpfkraft.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch bilden die beiden Einzelelastomerauflagen hinsichtlich ihrer Federkräfte eine Reihenanordnung. Diese Bauform vereinfacht die Montage und reduziert in vielen Fällen den erforderlichen Bauraumbedarf.
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Im Hinblick auf eine hydraulische Dämpfkraftkomponente bildet eine der Einzelelastomerauflagen einen Rand zu der anderen Einzelelastomerauflage, wobei der Rand den Verdrängerraum begrenzt. Es liegt damit ein vergleichsweise einfaches Bauteil vor, dass neben den beiden Federraten auch noch eine hydraulische Dämpfkraftkomponente bietet.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1 Dämpfventil in einer Schnittdarstellung
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2 Draufsicht auf eine Stützscheibe des Dämpfventils nach 1
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3–5 verschiede Ausführungsformen einer Stützscheibe
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6 Detaildarstellung zur 1
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7 Alternativausführung zur 6
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8 Bauprinzip wie 7 mit Befestigung der Einzelstützelemente auf der Ventilscheibe
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9 Einzelstützelement mit einer funktionalen Reihenschaltung der Einzelelastomerauflagen
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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.
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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.
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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.
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Bevorzugt sind die Einzelstützelemente 25 als Kugeln ausgeführt. Vorteilhaft sind auch tonnenförmige Bauformen. Beide Bauformen lassen sich einfach und lageunabhängig montieren.
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Wie die 2 zeigt, sind 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. Es besteht die Möglichkeit, dass die Stützscheibe 23 mit Axialöffnungen 31 ausgeführt ist, die einen Strömungsweg zwischen einer Oberseite der Ventilscheibe 17 und dem angrenzenden Arbeitsraum 9 bilden, siehe 1.
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Die 3 und 4 zeigen beispielhaft, dass die Einzelstützelemente 25 und der Stützscheibe 23 einen unterschiedlichen axialen Abstand zur Ventilscheibe 17 aufweisen können, wie die Hilfslinien zeigen. In der 3 ist beispielsweise dargestellt, dass der Abhubweg am Außenumfang der Ventilscheibe 17 größer ist als im zentralen Bereich.
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In der 5 bilden die Einzelstützelemente 25 eine Anschlagebene 33, die als eine schiefe Ebene ausgeführt ist, um z. B. einen definierten Abhubpunkt der Ventilscheibe 17 zu erreichen.
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Dazu kann man Einzelstützelemente 25 mit unterschiedlichen Durchmessern oder Wirkhöhen vorsehen. Bei standardisierten Einzelstützelementen 25 kann man jedoch auch vorsehen, dass muldenförmige Aufnahmen 35 in der Stützscheibe 23 für die Einzelstützelemente 25 unterschiedliche Aufnahmetiefen aufweisen, so dass über die Aufnahmetiefe der axiale Überstand und in infolge dessen der Abstand zur Ventilscheibe 17 bestimmt wird.
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Alternativ oder in Kombination können die Einzelstützelemente 25 unterschiedliche Federraten aufweisen. Die Federrate kann man bei standardisierter Bauform der Einzelstützelemente 25 z. B. durch eine unterschiedliche shore-Härte des Ausgangswerksstoffs erreicht werden.
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Die 4 zeigt eine Bauform der Stützscheibe 23, die axial durchgehende Aufnahmeöffnungen 35 aufweist und die Einzelstützelemente 25 die Stützscheibe 23 mit einem beidseitigen jedoch unterschiedlichen Überstand durchdringen. Eine derartige Stützscheibe kann dann über zwei Einbaulagen verfügen. Je nachdem, welche Deckseite in Richtung der Ventilscheibe 17 weist, ergibt sich eine bestimmte Dämpfkennlinie der Einzelstützelemente 25.
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Die 1 bis 5 zeigen den grundsätzlichen Aufbau einer möglichen Ausführungsform. Mit der 6 als Ausschnittvergrößerung der 1 soll gezeigt werden, dass jedes Einzelstützelement 25 aus mindestens zwei Einzelelastomerauflagen 37; 39 gebildet ist, die paarweise zu einem Einzelstützelement 25 zusammengefasst sind. Bei entsprechenden Bauraummöglichkeiten und Anforderungsprofil kann man auch mehr als zwei Einzelelastomerauflagen 37; 39 zu einem Stützelement bündeln.
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Wie man eindeutig erkennt, ist eines der Einzelelastomerauflagen 39 als ein Ringelement ausgeführt, vergleichbar einem an sich bekannten O-Ring. Die beiden Einzelelastomerauflagen 37; 39 sind konzentrisch zueinander angeordnet, so dass ganz einfache Grundkörper verwendet werden können. Des Weiteren kann eine radiale Vorspannung zwischen der äußeren und der inneren Einzelelastomerauflage 37; 39 bestehen. Insbesondere bei sehr flach bauenden Einzelelastomerauflagen 39 kann man zur Befestigung dieser Auflage auf eine Vertiefung in der Stützscheibe 23 verzichten. Die Befestigung erfolgt dann ausschließlich über die andere Einzelelastomerauflage 37.
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In der 6 ist eine Variante dargestellte, bei der die Einzelelastomerauflage 39 mit der höheren Federrate die Einzelelastomerauflage 37 mit der geringeren Federrate einhüllt. Dabei wird vereinfacht vorausgesetzt, dass ein großes Volumen bei zumindest ähnlichem Grundwerkstoff eine geringere Federrate mit sich bringt.
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In der 6 ist noch die Option beispielhaft ausgefüllt, dass der zwischen einer Rückseite der Einzelelastomerauflage 37 und der Stützscheibe 23 ein mit Dämpfmedium gefüllter Hohlraum 41 vorliegt. In der Stützscheibe 23 ist eine Abflussöffnung 43 ausgeführt, die den Hohlraum 41 mit dem Arbeitsraum 9 verbindet.
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Bei einer Abhubbewegung der Ventilscheiben 17 wirken die mechanischen Federkräfte der Stützelemente 25 bzw. jeweils der beiden Einzelelastomerauflagen 37; 39 und eine hydraulische Kraftkomponente, die dadurch entsteht, dass unter der Belastung die innere Einzelelastomerauflage 37 das im Hohlraum 41 befindliche Dämpfmedium über die Abflussöffnung 43 in den Arbeitsraum 9 verdrängt wird. Durch die Form des Hohlraums 41 und der Dimensionierung der Abflussöffnung 43 hinsichtlich Länge und Querschnitt kann die hydraulische Kraftkomponente angepasst werden.
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In der Ausführung gemäß 7 hüllt die Einzelelastomerauflage 37 mit der geringeren Federrate die Einzelelastomerauflage 39 mit der größeren Federrate ein. Auch hier ist eine radiale Vorspannung zwischen den beiden Einzelelastomerauflagen 37; 39 sinnvoll, um mit einfachsten Mitteln die innere Einzelelastomerauflage 39 zu fixieren.
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Die äußere Einzelelastomerauflage umschließt einen Verdrängerraum 45, der eine schlitzförmige Abflussöffnung 43 aufweist. Die Schlitzform bietet den großen Vorteil, dass die Abflussöffnung 43 niemals durch die Kompression der äußeren Einzelelastomerauflage 39 verschlossen werden kann.
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Bei einer Abhubbewegung setzt mit der äußeren Einzelelastomerauflage 37 erst eine relativ geringe Abstützkraft ein, die für eine Öffnungsbewegung schon bei sehr geringen Druckkräften innerhalb des Durchtrittskanals 13 sorgt. Sollten höhere Druckkräfte im Durchtrittskanal 13 auftreten, dann verhindert die Einzelelastomerauflage 39 mit der größeren Federrate ein Anschlaggeräusch. Zusätzlich ist noch eine hydraulische Kraftkomponente wirksam, da Dämpfmedium durch die Stauchung der Einzelelastomerauflage 37 aus dem Verdrängerraum 45 abgeführt wird. Durch diese Trennung der Funktionen kann das gesamte Dämpfventil besser auf seinen Einsatzzweck abgestimmt werden. Dieses Betriebsverhalten ist insbesondere bei den Dämpfventilen wichtig, bei denen ein Unterdruck in einem Arbeitsraum vermieden werden muss.
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Die 1 bis 7 zeigen jeweils Dämpfventile, bei denen die Einzelstützelemente mit den Einzelelastomerauflagen 37; 39 an der Stützscheibe 23 in der Richtung der Ventilscheibe befestigt sind. Mit der 8 soll gezeigt werden, dass es grundsätzlich auch möglich ist, die Einzelelastomerauflagen 37; 39 auf der Oberseite der Ventilscheibe 17 zu befestigen. Das Funktionsprinzip der Ausführung nach der 8 ist identisch mit der Ausführung nach 7. Als Befestigungsmittel können Kleber aber auch Vulkanisationsverbindungen verwendet werden.
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In der Ausführung gemäß der 9 sind die Einzelelastomerauflagen 37; 39 untrennbar zu einem einstückigen Einzeltstützelement 25 zusammengefasst. Das Einzelstützelement verfügt über eine quader- oder kugelförmige Einzelelastomerauflage 37 mit einem umlaufenden Rand, der die Einzelelastomerauflage 39 bildet. Der Rand 39 und die Einzelelastomerauflage 37 beschreiben eine kraterähnliche Struktur, so dass der Verdrängerraum 45 von dem Rand radial begrenzt wird. Der Rand 39 ist radial durchbrochen und bildet damit die Abflussöffnung 43.
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Abweichend zu den 1 bis 8 liegt hier keine parallele Anordnung zweier Einzelelastomerauflagen 37; 39 vor, sondern eine Reihenanordnung. Grundsätzlich muss die Verbindung zwischen den beiden Einzelelastomerauflagen nicht untrennbar sein. Es erleichtert aber die Montage. Neben der mechanischen Federkraft wird durch die Ausgestaltung des Verdrängerraums 45 auch noch eine hydraulische Dämpfkraftkomponente erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- Axialöffnungen
- 33
- Anschlagebene
- 35
- Aufnahme
- 37
- Einzelelastomerauflage, geringe Federrate
- 39
- Einzelelastomerauflage, hohe Federrate
- 41
- Hohlraum
- 43
- Abflussöffnung
- 45
- Verdrängerraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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