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Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Vielfach umfasst ein Dämpfventil neben einem Ventilkörper eine Anzahl von Ventilscheiben, deren Abhubbewegung von einer Ventilsitzfläche durch eine Stützscheibe begrenzt wird. Es ist auch bekannt die Stützscheibe mit einer Profilierung zu versehen, um das Abhubverhalten der Ventilscheibe zu beeinflussen.
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Ein grundsätzliches Problem stellen Geräusch dar, die beim Durchströmen des Öffnungsquerschnitts zwischen einer Ventilsitzfläche und der Ventilscheibe auftreten. Die Geräuschemission kann positiv beeinflusst werden, indem man große Abströmquerschnitte ermöglicht. Bedingt durch die schichtweise Anordnung der Bauteile eines Dämpfventils ist jedoch der Raum für die Abhubbewegung der Ventilscheibe begrenzt, da der Ventilkörper, die Ventilscheibe und die Stützscheibe häufig direkt miteinander verspannt sind.
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Die
DE 10 2015 206 022 A1 beschreibt ein Dämpfventil, bei dem mindestens ein Elastomerelement zwischen der Stützscheibe und der mindestens einen Ventilscheibe angeordnet ist, um die Abhubbewegung zu steuern. Des Weiteren ist es bekannt, dass man die Ventilscheibe definiert an möglichst einem Teilbereich mit der Abhubbewegung einsetzen lässt, um Flatterbewegungen der Ventilscheibe zu verhindern. Beispielhaft sei hier nur die
DE 10 2010 040 458 A1 genannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Geräuschemission bei einem Dämpfventil zu minimieren.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Stützscheibe zum Ventilkörper kardanisch gelagert ist.
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Die Abhubbewegung der mindestens einen Ventilscheibe wird nicht abrupt beendet, sondern durch die Lagerung der Stützscheibe zusätzlich bedämpft. Des Weiteren kann der Abhubweg der Ventilscheibe bereichsweise vergrößert werden, ohne dass die Gesamtbauhöhe des Dämpfventils dadurch vergrößert wird.
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In Weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Ventilscheibe ringförmig mit einer Lageröffnung ausgeführt ist, die eine Kippprofilierung aufweist. Über die Kippprofilierung kann das Kippverhalten beeinflusst werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Stützscheibe eine Federlagerstelle aufweisen. Die Federlagerstelle übernimmt eine Rückstellfunktion für die Stützscheibe, damit die Stützscheibe nach jeder Abhubbewegung der Ventilscheibe wieder eine definierte Grundstelle einnimmt.
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Bevorzugt wird die Federlagerstelle von einem Elastomerelement gebildet. Ein Elastomerelement ist vergleichsweise klein und hinsichtlich des Bauraums deutlich flexibler zu gestalten als z. B. eine zylindrische Schraubenfeder.
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Beispielhaft kann das Elastomerelement in eine Lageröffnung eingreifen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Federlagerstelle von mindestens einem Elastomerelement gebildet wird, das zwischen der Ventilscheibe und der Stützscheibe angeordnet ist. Bei einer kombinierten Elastomeranordnung liegt eine Reihenschaltung vor, die wiederum eine Erhöhung der einzelnen Federraten der Elastomerelemente ermöglicht. Diese Erhöhung der einzelnen Federraten wirkt sich günstig auf die Lebensdauer der Elastomerelemente aus.
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Im Hinblick auf eine besonders leichtgängige und definierte Beweglichkeit der Stützscheibe weist das Dämpfventil einen bolzenförmigen Fixierabschnitt mit einer Fixierfläche für den Dämpfventilkörper und separat dazu die Anschlagfläche auf. Damit treten an der Stützscheibe keine Spannkräfte zur Fixierung der einzelnen Bauteile des Dämpfventils auf.
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Bei einer Kombination von mehreren Elastomerelementen ist vorgesehen, dass die Federlagerstelle eine kleinere Federrate aufweist als das Elastomerelement zwischen der Ventilscheibe und der Stützscheibe. Es soll der Effekt ausgenutzt werden, dass die Kippbewegung der Stützscheibe aufgrund einer Öffnungsbewegung der Ventilscheibe an dem gegenüberliegenden Bereich der Ventilscheibe eine Schließkraft bewirkt. Dadurch soll ein eindeutiges Abhubverhalten der Ventilscheibe unterstützt werden.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass die kardanische Lagerung der Stützscheibe eine Winkelbegrenzung aufweist. Damit kann zusätzlich in die Abhubcharakteristik der Ventilscheibe eingegriffen werden.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
- 1 Dämpfventil in geschlossener Position
- 2 Dämpfventil mit abgehobener Ventilscheibe
- 3 Alternativausführung zur 1
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 im Bereich eines Dämpfventils 3. Beispielhaft ist ein Bodenventil dargestellt, das einen Ventilkörper 5 mit mindestens einem Durchtrittskanal 7 umfasst. In dieser Darstellung ist nur ein Durchtrittskanal für eine Durchströmungsrichtung dargestellt. Grundsätzlich können jedoch auch mehrere Durchtrittskanäle pro Durchströmungsrichtung vorliegen.
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Der Ventilkörper 5 ist zwischen einem Zylinder 9 und einem Boden 11 eines äußeren Behälters 13 axial verspannt und am Boden 11 über ein Konusprofil 15 radial geführt. Damit wirkt das Dämpfventil 3 zwischen einem ringförmigen Ausgleichsraum 17 und einem zylinderseitigen Arbeitsraum 19. Auch hier sei nochmals auf die beispielhafte Ausgestaltung hingewiesen.
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Der Durchtrittskanal 7 weist an seinem Austrittsende in Richtung des Arbeitsraums 19 eine Ventilsitzfläche 21 für mindestens eine Ventilscheibe 23 auf. Die Ventilsitzfläche 21 wird hiervon zwei kreisringförmigen Einzelventilsitzflächen 21A; 21B gebildet, die einen Ringgraben 25 radial begrenzen. Die Ventilscheibe 23 ist in Grenzen flexibel, wobei deren Abhubbewegung von der Ventilsitzfläche 21 von einer starren Stützscheibe 27 begrenzt wird, die sich an einer Anschlagfläche 29 abstützt. Die Anschlagfläche 29 wird in diesem Beispiel von einem zentralen Fixierbolzen 31 bereitgestellt, der das gesamte Dämpfventil 3 axial durchdringt und alle Bauteile des Dämpfventils zusammenhält. Neben einem bolzenförmigen Fixierabschnitt 33 mit einer Fixierfläche 35 für den Dämpfventilkörper und weist der Fixierbolzen die separate Anschlagfläche 29 für die Stützscheibe 27 auf.
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Die Stützscheibe 27 ist zum Ventilkörper 5 kardanisch gelagert. Zwischen der Stützscheibe 27 und der Ventilscheibe 23 ist mindestens ein Federelement 37 verspannt, das auf die Ventilscheibe 23 eine Schließkraft in Richtung der Ventilsitzfläche 21 ausübt. Damit bildet das Federelement 37 auch eine Federlagerstelle für die Stützscheibe 27. Grundsätzlich kann das Federelement von einer beliebigen Federbauart gebildet werden. Bevorzugt wird für die Federlagerstelle ein Elastomerelement eingesetzt. Der Begriff „ein Elastomerelement“ bedeutet nicht zwingend ein einzelnes Bauelement. Grundsätzlich kann das Elastomerelement auch aus einer Mehrzahl von Einzelelastomerelementen bestehen.
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Die Stützscheibe 27 ist ringförmig mit einer Lageröffnung 39 ausgeführt und zentriert sich an dem Fixierbolzen 31. Die Lageröffnung 39 weist eine Kippprofilierung 41 auf, die z. B. ballig geformt ist. Unter einer Kippprofilierung 41 ist jede Formgebung zu verstehen, die die Beweglichkeit der Stützscheibe 27 fördert und/oder beeinflusst. Die konkrete Form ist von einer angestrebten Kippeigenschaft abhängig. Hier ist beispielhaft eine ballige Kippprofilierung 41 dargestellt. Optional kann die kardanische Lagerung eine Winkelbegrenzung aufweisen. Der Anschlag 43 wird z. B. von dem Fixierbolzen 31 gebildet oder auch von austauschbaren Scheiben oder Ringen zwischen einem Schließkopf 45 des Fixierbolzens 31 und der Stützscheibe 27.
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Bei einer Anströmung des Dämpfventils 3 mit Dämpfmedium ausgehend vom Ausgleichsraum 17 wird die Ventilscheibe 23 in Abhubrichtung von der Ventilsitzfläche 21 belastet. Bedingt durch eine unterschiedliche radiale Breite der äußeren Einzelventilsitzefläche 21A über den Umfang stellen sich unterschiedliche Klebekräfte zwischen der Ventilscheibe 23 und der Einzelventilsitzfläche 21A ein, die zu einem definierten Abhub der Ventilscheibe 23 im Bereich der schmalen Einzelventilsitzfläche 21A führt. Die Abhubbewegung der Ventilscheibe 23 führt zu einer Kippbewegung der Stützscheibe 27, da sich das Federelement 37 an der Stützscheibe abstützt. Das Elastomerelement 37 wird an beiden Extrempunkten der Abhubposition der Ventilscheibe 23 belastet. Folglich liegen zwei Federbereiche des Federelements in einer Reihenanordnung vor, wie die 2 verdeutlichen soll. Es ist des Weiteren deutlich erkennbar, dass der erreichbare Abhubweg und damit auch der Abflussquerschnitt zwischen der Ventilsitzfläche 21 und der Unterseite der Ventilscheibe 23 deutlich größer ist als bei einer starr gelagerten Stützscheibe 27.
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Die Variante nach 3 zeigt eine Abwandlung zur 1. Die Grundkonstruktion ist identisch mit der 1. Abweichend greift in die Lageröffnung 39 ein Elastomerelement 47 ein, das die Kardanik der Stützscheibe 27 bewirkt. Damit verfügt die Stützscheibe 27 über eine eigene, von einer Schließfeder der Ventilscheibe 23 unabhängige Rückstellkraft.
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Bevorzugt weist die Federlagerstelle mit dem Elastomerelement 47 eine kleinere Federrate auf als das Elastomerelement 37 zwischen der Ventilscheibe 23 und der Stützscheibe 27. Die Kippfunktion bekommt damit eine höhere Priorität als die Stützfunktion der Stützscheibe 27, so dass die Unterstützung der Schließfunktion für einen bestimmten Bereich der Ventilscheibe 23 gefördert wird. Ansonsten ist die Funktion identisch mit der Beschreibung zu den 1 und 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Dämpfventil
- 5
- Ventilkörper
- 7
- Durchtrittskanal
- 9
- Zylinder
- 11
- Boden
- 13
- Behälter
- 15
- Konusprofil
- 17
- Ausgleichsraum
- 19
- Arbeitsraum
- 21
- Ventilsitzfläche 21A; 21B = Einzelventilsitzfläche
- 23
- Ventilscheibe
- 25
- Ringgraben
- 27
- Stützscheibe
- 29
- Anschlagfläche
- 31
- Fixierbolzen
- 33
- Fixierabschnitt
- 35
- Fixierfläche
- 37
- Federelement
- 39
- Lageröffnung
- 41
- Kippprofilierung
- 43
- Anschlag
- 45
- Schließkopf
- 47
- Elastomerelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206022 A1 [0004]
- DE 102010040458 A1 [0004]
