DE102019215561A1

DE102019215561A1 - Drosselstelle für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102019215561A1
Application number: DE102019215561.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Rösseler; Aleksandar Knezevic
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15
Also published as: KR20210043452A; CN112648325A; US20210108703A1

Abstract

Drosselstelle für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Träger mit einer Ringnut, in der ein im Durchmesser veränderbares Ringelement angeordnet ist, das von einem elastischen Begrenzungselement radial vorgespannt wird, wobei das Ringelement mit einer Strömungsleitfläche die Drosselstelle bildet, deren Querschnitt sich mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselstelle reduziert, wobei der Träger ein Deckelelement aufweist, das zumindest teilweise mit einem Basisteil des Trägers die Ringnut bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselstelle für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 10 2016 210 790 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, bei der ein radial aufweitbares Ringelement mit einer Strömungsleitfläche eine Drosselstelle bildet, die mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit eine höhere Dämpfkraft erzeugt und damit einer progressive Dämpfkraftkennlinie folgt.
Das Ringelement ist in einer Ringnut eines Trägers, insbesondere einer Trägerscheibe gekammert und wird von einem elastischen Begrenzungsring nach radial innen vorgespannt. Das Ringelement kann einen Radialschlitz aufweisen, um die notwendigen Kräfte für eine Aufweitbewegung zu reduzieren.
Der Durchmesser der Trägerscheibe ist stets dem Durchmesser des Zylinders anzupassen. Die Trägerscheibe ist gemessen an der Drossel im Hinblick auf den Kostenaufwand ein sehr relevantes Bauteil. Deshalb wäre es sinnvoll, wenn die Drossel derart weiterentwickelt wird, so dass eine größere Varianz an Schwingungsdämpfern mit einer Drossel bestückbar wäre.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Träger ein Deckelelement aufweist, das zumindest teilweise mit einem Basisteil des Trägers die Ringnut bildet.
Das Deckelelement dient als Standardisierungsbauteil, um möglichst mit einem Basisteil eine große Bandbreite von verschiedenen Durchmessertypen an Schwingungsdämpfern abdecken zu können.
Man kann z. B. vorsehen, dass das Basisteil für den Schwingungsdämpfer mit dem kleinsten Innendurchmesser ausgelegt ist und das Deckelelement eine die Ringnut begrenzende Deckseite des Basisteils radial überragt. Dann hätte man zwar ein zusätzliches Bauteil einzuführen, doch wäre dieses Bauteil sehr einfach als Stanzteil herstellbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass sich das Deckelelement an einem axialen Absatz des Basisteils abstützt. Folglich müssten an dem Basisteil keine besonderen Befestigungsflächen eingeführt werden.
Zudem besteht die Option, dass das Deckelelement von einer flexiblen Scheibe gebildet wird. Mit einer flexiblen Scheibe könnte man eine Überdruckfunktion an der Drosselstelle verwirklichen.
Bei einer Bauform ist vorgesehen, dass das Deckelelement mit dem Basisteil über mindestens eine Nietverbindung verbunden ist. Die Nietverbindung erfordert nicht unbedingt einen zusätzlichen Niet als Bauteil. Die Nietverbindung kann auch aus einem axialen Vorsprung des Basisteils erfolgen.
Alternativ kann die Nietverbindung als Drehlager für mindestens ein schwenkbares Ringsegment des Ringelements dient. Dann durchdringt ein Niet das Basisteil sowie das Deckelelement.
Zur Vereinfachung der Gesamtmontage der Drossel kann vorgesehen sein, dass die das Deckelement tragende Deckseite des Basisteils einen kleineren Durchmesser aufweist als das Begrenzungselement. Dann kann das Ringelement sehr einfach montiert werden, insbesondere kann der Begrenzungsring einfach über die Decksseite des Basisteils gestreift werden. Das Deckelelement würde für die Verschlussfunktion des Begrenzungsrings innerhalb der Ringnut sorgen.
Bei einer besonders einfachen Bauform des Trägers weist dieser zwei separate Deckscheiben und einen separaten Abstandsring aufweist. Eine Deckscheibe und der Abstandsring bilden dann das Basisteil. Eine Deckscheibe wäre dann im Sinne der Erfindung das individuell austauschbare Deckelelement.
Man kann auch vorsehen, dass eine Innenhülse Fixierflächen für den Zusammenhalt der Deckscheiben aufweist
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung
2 Detaildarstellung des Trägers mit zusätzlichem Deckelelement
3 Deckelelement als elastische Scheibe
4 u. 5 Träger mit Nietverbindung als Drehlager für Ringelement
6 Träger mit Innenhülse

Die 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise dargestellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Die Dämpfventileinrichtung 1 umfasst ein erstes Dämpfventil 5 mit einem als Kolben 7 ausgeführten Dämpfventilkörper, der an einer Kolbenstange 9 befestigt ist.
Der Dämpfventilkörper 7 unterteilt einen Zylinder 11 des Schwingungsdämpfers in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 7 sind Durchtrittskanäle für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkreisen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle ist nur beispielhaft anzusehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventilscheibe 21; 23 zumindest teilweise abgedeckt.
Zusätzlich verfügt der Schwingungsdämpfer über einen Zuganschlag 25, der ab einer definierten Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 an einer zylinderseitigen Anschlagfläche, z.B. einer Kolbenstangenführung 27, zur Anlage kommt.
Der Zuganschlag 25 umfasst einen Träger 29, der direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite des Trägers 29 ist beispielhaft ein ringförmiges Elastomerelement 31 aufgelegt, das über eine geringe radiale Vorspannung auch bei einer Schwingbewegung der Kolbenstange 9 gehalten wird. Das Elastomerelement 31 wirkt ab dem Anschlagpunkt an der Anschlagfläche als zusätzliche Stützfeder.
Der Träger 29 weist eine umlaufende Nut 33 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ringelement 35 geführt ist. Dieses Ringelement 35 ist radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ringelement 35 bildet mit einer Innenwandung des Zylinders 11 die Drosselstelle, wobei die Innenwandung 39 eine Strömungsleitfläche darstellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch in einer vom Zuganschlag unabhängigen Trägerscheibe ausgeführt sein.
Außenseitig trägt das Ringelement ein Begrenzungselement 41, z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings. Radial innerhalb des Ringelements sind Druckausgleichskanäle 43 ausgeführt, die eine äußere Mantelfläche 45 des Ringelements 35 mit dem einem Nutgrund der umlaufenden Ringnut 33 verbinden.
Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 1m/s, ist die Drosselstelle 37 vollständig geöffnet. Die Dämpfkraft wird dann nur von den Durchtrittskanälen 17; 19 in Verbindung mit den Ventilscheiben 21; 23 erzeugt. Bei einer Anströmung der Ventilscheiben 21; 23 heben die Ventilscheiben 21; 23 von ihrer Ventilsitzfläche 47; 49 ab. Die Abhubbewegung wird jeweils von einer Stützscheibe 51; 53 begrenzt.
In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die größer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 1m/s, geht das Ringelement 35 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 39 aus. Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der als Ringspalt geformten Drosselstelle 37 bildet sich ein Unterdruck, der zu einer radialen Aufweitung des Ringelements 35 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle 37 auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von dem Begrenzungsring 41 eingehalten. Alternativ kann das Ringelement 35 auf seiner in Richtung der Innenwandung weisenden Mantelfläche eine axial ausgerichtete Profilierung aufweisen, die einen Minimaldrosselquerschnitt der Drosselstelle bestimmt. Dann muss der Begrenzungsring 41 nur für eine Rückstellkraft auf das Ringelement ausüben.
Um die Drosselstelle 37 mit einem standardisierten Träger 29 ausführen zu können, weist der Träger 29 ein Deckelelement 43 auf, das zumindest teilweise mit einem Basisteil 45 des Trägers die Ringnut 33 bildet. Dazu bestimmt das Deckelelement 43 mit der Innenwandung 39 des Zylinders 11 den maximalen Drosselquerschnitt, wenn das Ringelement in der Ringnut 33 seine Ausgangsstellung einnimmt.
Das Deckelelement 43 überzeugt eine die Ringnut 33 begrenzende Deckseite 47 des Basisteils 45 radial. Befestigt ist das Deckelelement 43 mit dem Basisteil 45 über mindestens eine Nietverbindung 49. Das Basisteil 45 verfügt in dieser Ausführungsvariante über zwei Deckseiten 47 und eine Abstandshülse 51, die z. B. als Drehteil aus einem ringförmigen Rohteil hergestellt sind. Dabei durchdringt mindestens ein Nietelement 53 das Deckelelement 43 sowie die beiden Deckseiten 47. Je nach Dimensionierung des Basisteils 45 kann das mindestens eine Nietelement 53 auch die Abstandshülse 51 durchdringen.
In der Ausführung nach 2 stützt sich das Deckelelement 43 an einem axialen Absatz 55 des Basisteils 45 abstützt. Dieser axiale Absatz 55 wird bevorzugt von einer umlaufenden Mantelfläche des Basisteils 45 gebildet. Das Deckelelement 43 selbst muss nicht zwangsläufig aus einem metallischen Werkstoff bestehen, sondern kann auch als Kunststoffdeckel ausgeführt sein. Je nach Bauform kann in dem Deckelelement 43 ein Kanalabschnitt 57 realisiert sein, der einen Rückraum 59 innerhalb der Ringnut 33 mit einem Arbeitsraum 13; 15 im Zylinder 11 verbindet. Die Anströmung des Rückraums 59 ausgehend von den Arbeitsräumen dient der Ansteuerung des Ringelements 35 und unterstützt den Effekt der Aktivierung durch den Druckabfall innerhalb eines Drosselquerschnitts 59 der Drosselstelle, der zu der besagten radialen Aufweitung des Ringelements 35 führt.
Grundsätzlich kann das Basisteil 45 auch eine gestufte Deckseite 47 aufweisen, wie die 3, so dass der Absatz 55 ausgehend von der äußeren umlaufenden Mantelfläche nach radial innen verlegt wäre. In der 3 ist auch symbolisch dargestellt, dass das Deckelelement 43 von einer flexiblen Scheibe gebildet wird. Mit einer flexiblen Scheibe als Deckelement kann eine Überdruckfunktion erreicht werden, bei der eine Vergrößerung des Abstands 61 zwischen dem Deckelelement und der Innenwandung 39 des Zylinders 11 erreicht wird. Wenn der Abstand 61 größer wird, dann sinkt auch die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Aufweitkraft zwischen dem Deckelelement 43 und der Innenwandung 39. Damit zieht sich das Ringelement 35 radial zusammen, wodurch die Dämpfwirkung der Drosselstelle 37 insgesamt absinkt.
Beispielhaft ist das Deckelelement 43 einfach mit der Deckseite 47 des Basisteils verstemmt. Dabei werden einfach Volumenteile der Deckseite 41 auf die Oberseite des Deckelelements 43 verdrängt.
Sowohl in der Ausführung nach der 2 wie auch in der 3 weist die das Deckelement 43 tragende Deckseite 47 des Basisteils 45 einen kleineren Durchmesser auf als das Begrenzungselement 41. Bei der Montage des Begrenzungselements kann das Ringelement 35 bereits durch radiales Aufspreizen über die Deckseite 47 in die Ringnut 33 eingebracht werden. Danach kann der Begrenzungsring 41 in das Ringelement 35 durch eine axiale Montagebewegung zugeführt werden.
Bereits im Zusammenhang mit der 1 wurde dargelegt, dass das Deckelelement 43 mit dem Basisteil über mindestens eine Nietverbindung verbunden sein kann. In der Ausführung nach den 4 und 5 umfasst das Ringelement 35 mindestens ein, um ein Drehlager schwenkbares Ringsegment 35A; 35B. In dieser Variante kommen zwei Ringsegmente 35A; 35B zur Anwendung. Wie aus der Zusammenschau der 4 und 5 erkennbar ist, dient die Nietverbindung 49 als Drehlager 63 für die Ringsegmente 35A; 35B, die sich im Bereich des Drehlagers 63 in Umfangsrichtung überlappen und jeweils eine Durchgangsöffnung 65 für das Nietelement 53 aufweisen.
Diese Nietverbindung 49 erlaubt jedoch alternativ zu den 1 bis 5 eine Bauweise des Trägers, der zwei separate Deckscheiben 47 und einen separaten Abstandsring 67 aufweist. Damit kann man beliebige Kombinationen über die Auswahl der Deckscheiben 47 und des Abstandsrings 67 kreieren.
Der Prinzipielle Aufbau des Trägers 29 nach 6 entspricht der Bauform nach den 4 und 5. Abweichend wird in der 6 eine Innenhülse 69 eingesetzt, die Fixierflächen 71; 73 für den Zusammenhalt der Deckscheiben 47 aufweist. Bei der Montage der Deckscheiben 47 und des Abstandsrings werden diese auf die Innenhülse 69 aufgefädelt, bei der anschließend zumindest eine der Fixierflächen 71; 73 auf eine der Deckscheiben 47 umgeformt wird. Die andere Fixierfläche der Innenhülse kann bereits vorab angeformt sein und eine Montageauflage für die Deckscheibe 47 bilden.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfventil
3: Schwingungsdämpfer
5: erstes Dämpfventil
7: Dämpfventilkörper
9: Kolbenstange
11: Zylinder
13: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
15: kolbenstangenferner Arbeitsraum
17: Durchtrittskanäle
19: Durchtrittskanäle
21: Ventilscheibe
23: Ventilscheibe
25: Zuganschlag
27: Kolbenstangenführung
29: Träger
31: Elastomerelement
33: Ringnut
35: Ringelement
35A: Ringelementabschnitt
35B: Ringelementabschnitt
35C: Ringelementabschnitt
37: Drosselstelle
39: Innenwandung
41: Begrenzungselement
43: Deckelement
45: Basisteil
47: Deckseite
49: Nietverbindung
51: Abstandshülse
53: Nietelement
55: Absatz
57: Kanalabschnitt
59: Drosselquerschnitt
61: Abstand
63: Drehlager
65: Durchgangsöffnung
67: Abstandsring
69: Innenhülse
71: Fixierfläche
73: Fixierfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016210790 A1 [0002]

Claims

Drosselstelle (37) für einen Schwingungsdämpfer (3), umfassend einen Träger (29) mit einer Ringnut (33), in der ein im Durchmesser veränderbares Ringelement (35) angeordnet ist, das von einem elastischen Begrenzungselement (41) radial vorgespannt wird, wobei das Ringelement (35) mit einer Strömungsleitfläche (39) die Drosselstelle (37) bildet, deren Drosselquerschnitt (59) sich mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselstelle (37) reduziert, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (29) ein Deckelelement (43) aufweist, das zumindest teilweise mit einem Basisteil (45) des Trägers (29) die Ringnut (33) bildet.
Drosselstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (43) eine die Ringnut (33) begrenzende Deckseite (47) des Basisteils (45) radial überragt.
Drosselstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Deckelelement (43) an einem axialen Absatz (55) des Basisteils (45) abstützt.
Drosselstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (43) von einer flexiblen Scheibe gebildet wird.
Drosselstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (43) mit dem Basisteil (45) über mindestens eine Nietverbindung (49) verbunden ist.
Drosselstelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietverbindung (49) als Drehlager (63) für mindestens ein schwenkbares Ringsegment (35A; 35B) des Ringelements (35) dient.
Drosselstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die das Deckelement (43) tragende Deckseite (47) einen kleineren Durchmesser aufweist als das Begrenzungselement (41).
Drosselstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (29) zwei separate Deckscheiben (47) und einen separaten Abstandsring (67) aufweist.
Drosselstelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenhülse (69) Fixierflächen (71; 73) für den Zusammenhalt der Deckscheiben (47) aufweist.