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Die Erfindung betrifft eine Drosselstelle für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2016 210 790 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, die ein im Durchmesser veränderbares Ringelement aufweist, das in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einer Drossel eine radiale Schließbewegung ausführt, wodurch ein Drosselquerschnitt der Drossel verändert wird.
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Das Ringelement verfügt über einen Querschlitz und ist radial elastisch. Ein Begrenzungsring bestimmt die maximale Aufweitung des Ringelements und sorgt zusätzlich für eine Rückstellbewegung des Ringelements in Richtung seiner Ausgangsstellung, bei der auch der maximale Durchlassquerschnitt der Drossel vorliegt.
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Am Außendurchmesser kann das Ringelement ein Profil aus Anschlagstegen aufweisen, die an einer Strömungsleitfläche der Drossel anliegen können, um einen minimalen Drosselquerschnitt zu definieren.
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Bei einer derartigen Dämpfventileinrichtung bestimmt das Reaktionsverhalten des Ringelements auf eine sich ändernde Strömungssituation maßgeblich die Qualität der Dämpfventileinrichtung. Dabei spielen die Reaktionsgeschwindigkeit und die Größe des minimalen Drosselquerschnitts eine wesentliche Rolle.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsbildende Dämpfventileinrichtung hinsichtlich der funktionalen Qualität weiterzuentwickeln.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Ringelement einen den Durchlassquerschnitt in der Durchlassposition bei minimaler Strömungsgeschwindigkeit einschränkendes Profil aufweist, wobei die Einschränkung derart dimensioniert ist, dass sie nur im Betriebsbereich der Drosselstelle die Dämpfwirkung beeinflusst.
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Beim genannten Stand der Technik muss die Drosselstelle für die Durchlassposition sehr genau gefertigt sein, damit über einen relativ kleinen Ringquerschnitt als Drosselquerschnitt der gewünschte Effekt der radialen Aufweitbewegung des Ringelements erreicht. Über die Profilierung, z. B. in der Ausführung eines Nockens, wird der Querschnitt in der Durchlassposition gleich von vorne herein reduziert, so dass der restliche Querschnitt radial deutlich breiter sein kann und damit ein deutlich größerer Aufweitweg für das Ringelement zur Verfügung steht oder man kann alternativ den Einsatzpunkt der Drosselstelle vorverlegen.
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Bei einer Ausführungsform ist das einschränkende Profil als ein einzelner radialer Vorsprung an der Mantelfläche ausgeführt ist. Der Vorteil besteht darin, dass der restliche Umfangsbereich des Ringelements an der Strömungsleitfläche anliegen kann, da der Querschnitt in der Schließposition von dem Vorsprung gebildet wird.
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Alternativ kann das einschränkende Profil gleichmäßig mittels mehrerer radialer Vorsprünge an der Mantelfläche ausgeführt sein, um ein Kippmoment am Ringelement zu vermeiden.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Ringelement mindestens zwei axial gestapelte Ringe aufweist, wobei ein Ring das einschränkende Profil aufweist. Über die Kombination der beiden Ringe kann das Ringelement an verschiedene Ausführungen des Schwingungsdämpfers angepasst werden. Man kann dann vorsehen, dass ein starrer Ring das Profil aufweist und ein radial beweglicher Ring des Schließstellung definiert.
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Optional kann der radial aufweitbare Ring eine vorsprungsfreie Mantelfläche aufweisen und somit einfacher in der Herstellung sein.
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Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht darin, dass das Ringelement mindestens zwei Schenkel umfasst, die um ein Drehlager beweglich gelagert sind.
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Der Vorteil besteht darin, dass der Einfluss der Eigenelastizität des Ringelements reduziert ist und ein Begrenzungsring, der der Aufweitbewegung des Ringelements entgegenwirkt, als Parameter leichter abstimmbar ist.
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Zur Vermeidung von schädlichen Leckagequerschnitten überlappen sich die Schenkel in Umfangsrichtung und im Überlappungsbereich ist das Drehlager ausgeführt.
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Das radiale Aufweitverhalten des Ringelements lässt sich zusätzlich dadurch steuern, indem die Schenkel eine ungleiche Bogenlänge erstrecken. Dadurch kann ein weicheres Einsetzen der Drosselstelle erreicht werden.
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Wenn das Ringelement ein einschränkendes Profil entsprechend der ersten Teillösung aufweist, dann ist es aus Bauraumgründen sinnvoll, wenn der das einschränkenden Profil aufweisende Ring einen Teil des Drehlagers bildet.
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Alternativ kann das Drehlager für den radial aufweitbaren Ring und das einschränkende Profil in axialer Überdeckung stehen. Praktische Tests haben den vorteilhaften Effekt dieser Anordnung bestätigt.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung
- 2 Draufsicht auf das Ringelement der Drossel nach 1
- 3 Alternative zur 2
- 4 u. 5 Ringelement umfassend zwei axial gestapelte Ringe
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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.
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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.
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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.
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Der Zuganschlag 25 umfasst eine Zuganschlagträgerscheibe 29, die direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite der Zuganschlagträgerscheibe 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.
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Die Zuganschlagträgerscheibe 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.
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Außenseitig trägt das Ringelement einen Begrenzungsring 41, z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings.
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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.
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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.
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Die 2 zeigt aus einem Querschnitt durch den Schwingungsdämpfer 3 nach 1 eine Draufsicht auf das Ringelement 35. Auf die Darstellung der Zuganschlagscheibe als Tragelement, des Begrenzungsrings 41 und der Kolbenstange 9 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Man erkennt, dass das Ringelement 35 einen Querspalt 55 aufweist, der die erforderliche Druckkraft für die radiale Aufweitbewegung des Ringelements 35 verringert. Dargestellt ist das Ringelement 35 in der Durchlassposition bei minimaler Strömungsgeschwindigkeit. Folglich liegt der maximale Durchlassquerschnitt 57 vor. Der Durchlassquerschnitt 57 wird bestimmt von der Innenwandung 39 des Zylinders 11 und der äußeren Mantelfläche 45 des Ringelements 35.
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Das Ringelement 35 weist ein den Ringquerschnitt zwischen dem Ringelement 35 und der Innenwandung 39 des Zylinders 11 einschränkendes Profil 59 auf. In dieser bildlichen Darstellung ist das einschränkende Profil 59 als ein einzelner radialer Vorsprung an der Mantelfläche 45 ausgeführt. Dadurch entsteht ein c-förmiger Drosselquerschnitt 57. Zwischen dem nockenartigen Vorsprung 59 und der Innenwandung 39 liegt ein in der Breite deutlich reduzierter Drosselquerschnitt 61 vor, der auch bei einer maximale Aufweitbewegung des Ringelements 35 erhalten bleibt. Der radiale Vorsprung 59 bzw. die Einschränkung ist dabei derart dimensioniert, dass sie nur im Betriebsbereich der Drosselstelle 37 (1) eine Dämpfwirkung beeinflusst. Bedingt durch den relativ großen Umfangsbereich des radialen Profils 59 kann bei gleichem Betriebsverhalten der Abstand zwischen der Mantelfläche 45 des Ringelements 35 außerhalb des radialen Profils 59 ggf. vergrößert werden.
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Des Weiteren zeigt die 2, dass das Ringelement 35 mindestens zwei Schenkel 63; 65 umfasst, die um ein Drehlager 67 beweglich gelagert sind. Dieses Merkmal ist nicht zwingend abhängig von dem radialen Vorsprung 59, doch ergänzen sich beide Merkmale in vorteilhafter Weise, indem das einschränkende Profil 59 einen Teil, z.B. einen Lagerbolzen 69 des Drehlagers 67, bildet.
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In dieser Ausführung überlappen sich die Schenkel 63; 65 in Umfangsrichtung und im Überlappungsbereich ist das Drehlager 67 ausgeführt. Auch im Bereich des Querspalts 55 liegt eine Überlappung der beiden Schenkel 63; 65 vor, um einen schädlichen Leckagequerschnitt zu minimieren.
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Bei aktivierter Drosselstelle, d. h. einer entsprechend großen Strömungsgeschwindigkeit im Drosselquerschnitt 57, führen die beiden Schenkel 63; 65 des Ringelements eine radiale Schwenkbewegung um das Drehlager 67 in Richtung der Innenwandung des Zylinders 11 aus. Sollte eine vollflächige Anlage der Schenkel 63; 65 vorliegen, dann ist immer noch der Drosselquerschnitt 61 geöffnet, der dann die Dämpfwirkung bestimmt.
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In der Ausführung nach 3 des Ringelements 35 mit derselben Blickrichtung wie in 2 wird deutlich, dass das einschränkende Profil 59 auch mittels mehrerer radialer Vorsprünge 59 an der Mantelfläche 45 ausgeführt sein kann. Die radialen Vorsprünge 59 müssen keinesfalls gleichartig ausgeführt sein. Je weiter die Vorsprünge 59 von der Drehachse des Drehlagers 67 entfernt sind, umso geringer sollte die radiale Erstreckung sein, um den Aufweitweg des Ringelements 35 nicht zu stark zu beschränken.
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Des Weiteren ist beispielhaft dargestellt, dass sich die Schenkel 63; 65 über eine ungleiche Bogenlänge erstrecken können. Über die Bogenlänge kann man das Aufweitverhalten bzw. die Schließbewegung des Ringelements 35 steuern.
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Mit den 4 und 5 soll erklärt werden, dass das auch Ringelement 35 mindestens zwei axial gestapelte Ringe 71; 73; aufweisen kann, wobei vorteilhafterweise nur ein Ring 73 das einschränkende Profil aufweist. Der Ring 75 mit dem Profil 59 bildet auch bei dieser Variante einen Teil des Drehlagers 67, indem der Ring den axialen Lagerbolzen 69 trägt, der die beiden Schenkel 63; 65 des radial beweglichen Rings 71 in jeweils einer Lageröffnung 75; 77 durchdringt. Damit stehen das Drehlager 67 für den radial beweglichen Ring 71 und das einschränkende Profil 59 in axialer Überdeckung. Nutseitenwände 79; 81 der Trägerscheibe 29 verschließen axial das Drehlager 67, so dass sich die Schenkel 63; 65 keinesfalls aus dem Drehlager 67 hinausbewegen können.
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Der Ring 73 mit dem mindestens einen radialen Vorsprung 59 ist als ein starrer Ring ausgeführt und kann deshalb als einfache gestanzte Metallscheibe hergestellt sein. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass der radial aufweitbare Ring 71 eine vorsprungsfreie Mantelfläche aufweist.
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Die Funktionsweise dieses Ringelements 35 ist identisch mit der Beschreibung zu den 1 und 2. Abweichend übernimmt der starre Ring 73 die Drosselung am Einsatzpunkt der Drossel 37. Der radial aufweitbare Ring 71 setzt danach in die Drosselung ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 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
- Zuganschlagträgerscheibe
- 31
- Elastomerelement
- 33
- Nut
- 35
- Ringelement
- 37
- Drosselstelle
- 39
- Innenwandung
- 41
- Begrenzungsring
- 45
- Mantelfläche
- 47
- Ventilsitzfläche
- 49
- Ventilsitzfläche
- 51
- Stützscheibe
- 53
- Stützscheibe
- 55
- Querspalt
- 57
- Durchlassquerschnitt
- 59
- Profil
- 61
- Drosselquerschnitt
- 63
- Schenkel
- 65
- Schenkel
- 67
- Drehlager
- 69
- Lagerbolzen
- 71
- Ring
- 73
- Ring
- 75
- Lageröffnung
- 77
- Lageröffnung
- 79
- Nutseitenwände
- 81
- Nutseitenwände
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016210790 A1 [0002]
