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Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2014 223 084 A1 beschreibt ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer mit einer Ventilsitzfläche, die partiell in ihrer radialen Breite bearbeitet wurde, um die druckbeaufschlagte Fläche an einer zu einem Ringgraben weisenden Unterseite einer Ventilscheibe unsymmetrisch zu gestalten, so dass die Ventilscheibe möglichst exakt an einem einzigen Punkt an ihrem Umfang mit einer Abhubbewegung von der Ventilsitzfläche beginnt.
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Dazu wird eine Ventilsitzfläche mit konstanter radialer Breite verwendet, die anschließend mittels eines Prägewerkzeugs bearbeitet wird, um die radiale Breite partiell zu reduzieren. Dabei treten mehr oder weniger scharfkantige Rücksprünge auf.
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Diese Art der Prägewerkzeuge wird seit geraumer Zeit eingesetzt, um Nuten mit einer geringen Breite und Tiefe in die Ventilsitzfläche für einen sogenannten Voröffnungsquerschnitt zu pressen. Diese Voröffnungsquerschnitte dienen als Drosselquerschnitt und sollen bei geringen Volumenströmungen eine weiche Dämpfkraftcharakteristik bewirken. Wesentlich ist, dass die Voröffnungsquerschnitte nur einer sehr geringen Volumenverschiebung bedürfen.
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Bei der Idee gemäß der
DE 10 2014 223 084 A1 können je nach Dämpfventilvariante deutlich größere Prägungen notwendig sein, die zu einer Verwerfung der Oberfläche der Ventilsitzfläche führen. Um diesen Effekt wieder auszugleichen, kann eine nachträgliche Schleifoperation erforderlich sein.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil aufgrund der Prägung der Ventilsitzfläche zu minimieren.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ventilsitzfläche mindestens einen Dichtflächenbereich und mindestens einen Klebeflächenbereich aufweist, wobei eine Trichterfläche angrenzend zur Ventilsitzfläche stets in Richtung der Austrittsöffnung ausgerichtet ist.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf das nachträgliche Prägen der Ventilsitzfläche verzichtet werden kann, so dass eine Nachbearbeitung der Ventilsitzfläche überflüssig ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Klebeflächenbereich nach radial innen bezogen auf die Ebene der Ventilsitzfläche eine zunehmend größere Breite aufweist. Die Größe des Klebeflächenbereichs ist abhängig von den Bauraumverhältnissen an der entsprechenden Deckseite des Dämpfventilkörpers.
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Bei einer Ausführungsvariante ist die Ventilsitzfläche mäanderförmig gestaltet, wobei Umfangsbereiche der Ventilsitzfläche mit kleinerem Abstand zur Hauptachse des Dämpfventilkörpers eine größere Breite aufweisen als Umfangsbereiche mit einem größeren Abstand. Übergangsbereiche zwischen radial und in Umfangsrichtung verlaufenden Längenabschnitten der Ventilsitzfläche sind dabei als Klebeflächen ausgeführt.
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Bevorzugt ist die Klebefläche bezogen auf die Ventilsitzfläche radial außen angeordnet, um eine möglichst große druckbeaufschlagte Fläche an der Ventilscheibe zu erreichen. Des Weiteren sollen Materialanhäufungen, die das Strömungsverhalten im Bereich der Austrittsöffnung stören könnten, vermieden werden.
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Wenn die Ventilsitzfläche eine Rahmenform aufweist, dann soll der Klebeflächenanteil nach radial innen bezogen auf die Hauptachse des Dämpfventilkörpers zunehmen. Mit dieser Bauform kann ein signifikanter Einfluss auf das Abhubverhalten der Ventilscheibe erreicht werden.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung vom Dämpfventil
- 2 u. 6 Perspektivische Darstellung des Dämpfventils nach 1
- 3 - 5 Dämpfventilkörper nach 1 als Einzelteil in verschiedenen Ansichten
- 7 Dämpfventilkörper mit einer rahmenförmigen Ventilsitzfläche
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Die 1 zeigt ein Dämpfventil 1 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauart. Das Dämpfventil 1 ist an einer Kolbenstange 3 ausgeführt, von der lediglich ein Kolbenstangenzapfen 5 dargestellt ist. In der Zusammenschau mit den 2 bis 6 ist erkennbar, dass ein Dämpfventilkörper 7 des Dämpfventils 1 zwei getrennte Gruppen von Durchlasskanälen 9; 11 aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Dämpfventils 1 erstrecken. Die Mittelachse des Dämpfventils 1 ist deckungsgleich mit der Längsachse der Kolbenstange 3 bzw. dem Kolbenstangenzapfen 5. Die beiden Gruppen von Durchlasskanälen 9; 11 werden im Betrieb des Dämpfventils von einem Dämpfmedium entgegengesetzt durchströmt. Dabei gelangt das Dämpfmedium über Eintrittsöffnungsöffnungen 13; 15 in die Durchlasskanäle 9; 11, deren Austrittsöffnungen 17; 19 von mindestens einer Ventilscheibe 21; 23 abgedeckt werden.
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In der 1 ist beispielhaft eine Ventilscheibenanordnung dargestellt. Zahlreiche Variationen sind denkbar. Mittels einer Mutter 25 ist das komplette Dämpfventil 1 an der Kolbenstange 3 fixiert. Wie aus der Zusammenschau der 1 bis 6 erkennbar ist, verfügt der Dämpfventilkörper über eine zentrale Öffnung 27 zur Aufnahme des Kolbenstangenzapfens 5. Auf einer ersten Deckseite des Dämpfventilkörpers 7, im Weiteren Zugseite 29 genannt, 2, ist eine kreisringförmige Spannfläche 31z für die mindestens eine Ventilscheibe 21 ausgeführt. Ein äußerer Rand 33 der Spannfläche 31z begrenzt eine umlaufende Rinne 35, die von einer geschlossenen mäanderförmigen Ventilsitzfläche 37, die von einem erhabenen Steg 39 gebildet wird, radial außen abgeschlossen ist. Innerhalb der Rinne 35 sind fünf Durchlasskanäle 9a -9c angeordnet, deren Austrittsöffnungen 17 in der Rinne 35 auslaufen. Die Durchlasskanäle 9a -9d befinden sich alle auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser und verfügen über eine rechteckige Grundform. Jede Austrittsöffnung 17 dieser Gruppe von Durchlasskanälen 9a -9c verfügt über mehrere trichterförmige Übergänge 41a-41c, die die Strömungsoberfläche zwischen den Durchlasskanälen 9a - 9c und dem Rinnengrund bilden. Mindestens einer der trichterförmigen Übergänge 41a jeder Austrittsöffnung ist nach radial außen gerichtet. Der radiale Abstand des radial äußeren Trichterrands 41a zur Ventilsitzfläche 37 ist zwar bei allen Austrittsöffnung maßlich gleich ausgeführt, jedoch ist der Abstand A1 der Ventilsitzfläche 37 zur Mittelachse im Bereich einer Austrittsöffnung 9a unterschiedlich zum Abstand A2 einer Ventilsitzfläche bzw. eines Ventilsitzflächenbereichs einer zweiten Austrittsöffnung 9b zur Mittelachse ausgeführt.
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Es gilt A1 > A2 > A3. Der Trichterwinkel der Übergänge 41 variiert geringfügig, da die Durchlasskanäle 9a, 9b, 9c auf einem Teilkreis angeordnet sind. Zusätzlich verfügt der Durchlasskanal 9 über mindestens einen trichterförmigen Übergang 41b; 41c in Umfangsrichtung des Grabens.
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Es wurde bereits erwähnt, dass der Dämpfventilkörper 7 fünf Durchlasskanäle 9a; 9b; 9c und damit eine ungerade Anzahl von Durchlasskanälen aufweist. Die Abstände A2; A2; A3 der Ventilsitzfläche 37 bezogen auf eine Symmetrieachse 43 zwischen dem Durchlasskanal 9a und der Mittelachse des Dämpfventilkörpers 7 sind spiegelbildlich ausgeführt.
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In den Umfangsbereichen mit der geringsten Rinnenbreite sind die Durchlasskanäle 11 für die andere Durchströmungsrichtung angeordnet. Diese Durchlasskanäle 11 sind als Langloch ausgeführt, wie in der 2 ersichtlich ist, die die Eintrittsöffnung 15 dieser Durchlasskanäle 11 zeigt.
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In der 5 wird deutlich, dass die Austrittsöffnungen 19 der Durchlasskanäle 11 radial außen eine größere Breite als radial innen und damit eine kleeblattähnliche Form aufweisen. Die Austrittsöffnungen 19 werden von erhabenen Ventilsitzflächen 45 eingerahmt, die auf einer zweiten Deckseite 47, im Weiteren Druckseite genannt, an eine kreisringförmige Spannfläche 31d angeschlossen sind. Die Ventilsitzflächen 45 weisen im Bereich der Eintrittsöffnungen 13 für die Durchtrittskanäle 9 der entgegengesetzten Strömungsrichtung eine dazu im Wesentlichen parallele Dichtkante auf. Des Weiteren begrenzen radial verlaufende Abschnitte der Ventilsitzfläche 45 einen Zuflusstrichter 49 für die Durchlasskanäle 9.
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Zur Abstützung der Ventilscheiben 21; 23 auf der Druckseite 47 wie auch auf der Zugseite 29 können Unterstützungsflächen 51d; 51z angeordnet sein, die in der Höhenniveaulage der Ventilsitzflächen 37; 45 ausgeführt sind.
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In den Vergrößerungen des Dämpfventilkörpers 7 gemäß 2 und 6 ist erkennbar, dass die Ventilsitzfläche 37 mindestens einen Dichtflächenbereich 53 und mindestens einen Klebeflächenbereich 55 aufweist, wobei eine Trichterfläche, z.B. der Zuflusstrichter 49 angrenzend zur Ventilsitzfläche 45 stets in Richtung der Austrittsöffnung bzw. der Rinne 35 ausgerichtet ist. Innerhalb der Trichterfläche liegen keine Unstetigkeiten oder Verwerfungen vor. Der Klebeflächenbereich kann sich z.B. durch eine glattere Oberflächenqualität von dem Dichtflächenbereich unterscheiden. Beide Flächenbereiche liegen in einer Ebene.
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Der Klebeflächenbereich 55 weist nach radial innen bezogen auf die Ebene der Ventilsitzfläche 45 eine zunehmend größere Breite auf. Umfangsbereiche der Ventilsitzfläche 45 mit kleinerem Abstand zur Hauptachse 57 des Dämpfventilkörpers 7 weisen eine größere Breite aufweisen als Umfangsbereiche mit einem größeren Abstand.
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Übergangsbereiche 59 zwischen radial und in Umfangsrichtung verlaufenden Längenabschnitten der Ventilsitzfläche 37 sind bevorzugt als Klebeflächenbereiche 55 ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ kann die Klebefläche bezogen auf die Ventilsitzfläche radial außen angeordnet sein, insbesondere bei einer mäanderförmigen Ventilsitzfläche im Bereich des kleinen Ventilsitzdurchmessers, wie die 2 beispielhaft zeigt.
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Bei einer Druckbeaufschlagung der mindestens einen Ventilscheibe 21 über Dämpfmedium in der Rinne 35 herrscht dort zwar in Grenzen an jeder Stelle derselbe Druck, jedoch ist der Hebelarm der Druckkraft in der Rinne auf die mindestens eine Ventilscheibe 21 an einer Austrittsöffnung des Durchlasskanals 9a und dem dort verlaufenden Ventilsitzbereich am längsten. Folglich wird die Ventilscheibe 21 an dieser Stelle zuerst von der Ventilsitzfläche 37 abheben und Dämpfmedium kann aus der Rinne 35 abfließen. Steigt der Druck weiter an, dann erfolgt ausgehend zu diesem Ventilsitzflächenbereich beidseitig spiegelbildlich zur Symmetrieachse 43 eine in Umfangsrichtung vermindert verlaufenden Abhubbewegung der Ventilscheibe 21. Bei einer ausreichend großen Druckbeaufschlagung der Ventilscheibe 21 hebt diese vollständig von der Ventilsitzfläche 37 ab. In diesem Zusammenspiel der Druckkräfte wirken die Klebeflächenbereiche mit ihren Adhäsionskräften wie zusätzliche Schließkräfte. Folglich wird man die Klebebereiche auch an den Dichtflächenbereichen anordnen, die den kleinsten Abstand zur Hauptachse aufweisen, gemäß der Regel A1>A2>A3, so dass im Bereich A3 keine Klebefläche vorliegt.
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Wenn die Ventilsitzfläche 37, 45 eine Rahmenform aufweist, wie die 7 beispielhaft zeigt, dann nimmt der Klebeflächenbereich 54 nach radial innen bezogen auf die Hauptachse 57 des Dämpfventilkörpers 7 zu. In der Regel verfügt ein Dämpfventilkörper 7 über mehrere rahmenförmige Ventilsitzflächen 37, 45, die individuelle gestaltet sind, insbesondere im Hinblick auf den Flächenanteil und die Flächenverteilung der Klebefläche 55 als Teil der Ventilsitzfläche 37, 45. So zeigt die 7 zwei Ventilsitzflächen 45 mit einer zusätzlichen Klebefläche 55 und eine Ventilsitzfläche 45 ohne zusätzliche Klebefläche. Die Ventilscheibe wird deshalb im Bereich der Ventilsitzfläche 45 ohne zusätzliche Klebefläche zuerst abheben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventil
- 3
- Kolbenstange
- 5
- Kolbenstangenzapfen
- 7
- Dämpfventilkörper
- 9
- Durchlasskanäle
- 11
- Durchlasskanäle
- 13
- Eintrittsöffnungen
- 15
- Eintrittsöffnungen
- 17
- Austrittsöffnungen
- 19
- Austrittsöffnungen
- 21
- Ventilscheibe
- 23
- Ventilscheibe
- 25
- Mutter
- 27
- Öffnung
- 29
- Zugseite
- 31z
- Spannfläche
- 31d
- Spannfläche
- 33
- Rand
- 35
- Rinne
- 37
- Ventilsitzfläche
- 39
- Steg
- 41a-c
- trichterförmige Übergänge
- 43
- Symmetrieachse
- 45
- Ventilsitzfläche
- 47
- Druckseite
- 49
- Zuflusstrichter
- 51
- Unterstützungsflächen
- 53
- Dichtflächenbereich
- 55
- Klebeflächenbereich
- 57
- Hauptachse
- 59
- Übergangsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014223084 A1 [0002, 0005]
