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Die Erfindung betrifft eine frequenzselektive Dämpfeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2012 004 684 A1 beschreibt die Kombination eines elektrisch angesteuerten Verstelldämpfungsventils und eines frequenzabhängigen Ventils gemäß der
EP 1 44 2227 B1 , in der Beschreibungseinleitung der
DE 10 2012 004 684 A1 auch „FSD-Ventil“ der Firma „Koni“ genannt. Dabei wird eine hydraulische Parallelschaltung dieser beiden Ventile im Detail beschrieben. Erwähnt und in einem Ersatzschaubild dargestellt wird auch eine Reihenanordnung der beiden Ventile. Bei einer Reihenschaltung beider Ventile tritt der Effekt auf, dass bei einer Drosselung der Strömung über das Verstellventil eine Dämpfkrafterhöhung über eine gesamte Kennlinie zu verzeichnen ist. Eine zusätzliche frequenzabhängige Erhöhung wird dabei reduziert.
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Wird das Verstelldämpfungsventil maximal geöffnet, dann tritt bei niedrigen Kolbenstangengeschwindigkeiten eine Dämpfkraftreduzierung am Verstelldämpfungsventil und eine Dämpfkrafterhöhung am frequenzabhängigen Dämpfventil auf. In Summe scheint der Regelbereich sehr eingrenzt zu sein.
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Die
DE 10 2015 211 891 A1 offenbart ein frequenzselektives Dämpfventil, bei dem ein Staudruck in einer Steuerkammer ausgenutzt wird, um einen Steuerkolben auf mindestens eine Ventilscheibe einwirken zu lassen, der damit eine variable Schließkraft erzeugt. Bei einer hochfrequenten Anregung wird die Trägheit des Druckaufbaus innerhalb der Steuerkammer ausgenutzt, so dass bei hochfrequenten Anregungen eine geringere Schließkraft auf die Ventilscheibe einwirkt als bei einer niedrigfrequenten Anregung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Einsatzmöglichkeiten eines frequenzabhängigen Dämpfventils zu erweitern.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der wirksame Querschnitt des Steuerkanals über ein willkürlich betätigbares Strömungsventil einstellbar ist, um den Abfluss von Dämpfmedium aus dem Steuerraum zu regulieren.
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Der Vorteil der Konstruktion besteht im einfachen Aufbau. Das Strömungsventil erzeugt keine Dämpfkraft und muss deshalb auch nicht in Fahrversuchen abgestimmt werden. Je nach gewählter Auslegung der Dämpfventileinrichtung kann der Einfluss der Frequenzabhängigkeit minimiert oder sogar abgeschaltet werden.
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Bei einer Ausführungsform ist das Strömungsventil als ein Magnetventil ausgeführt, das bei einer höheren Bestromung eine Schließstellung einnimmt. Eine Schließstellung bedeutet, dass die Frequenzabhängigkeit zumindest reduziert ist. Diese Dämpfkraftcharakteristik soll tendenziell seltener vorgesehen sein, so dass über diese Verteilung der Dämpfkrafteinstellung ein reduzierter Stromverbrauch zu verzeichnen sein wird.
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Optional kann vorgesehen sein, dass das Strömungsventil stufenlos verstellbar ist. Dann kann praktisch das Maß der Frequenzabhängigkeit verstellt werden. Alternativ Ist das Strömungsventil gestuft verstellbar, wodurch die Frequenzabhängigkeit der Dämpfventileinrichtung abgestellt werden kann
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Die einzige 1 zeigt eine frequenzselektive Dämpfventileinrichtung 1 als Teil eines Schwingungsdämpfers 3. Der Schwingungsdämpfer 3 umfasst zumindest einen Arbeitszylinder 5, der mit einem Dämpfmedium gefüllt ist. Ein Kolben 7 an einer Kolbenstange 9 unterteilt den Arbeitszylinder 5 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13. Der Kolben 7 verfügt über jeweils ein Dämpfventil 15, das mindestens einen Durchtrittskanal 17 mit einer Austrittsseite aufweist, die zumindest teilweise von mindestens einer Ventilscheibe 19 abgedeckt wird.
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Der Kolben 7 mit den Ventilscheiben 19 bzw. das Dämpfventil 15 ist ein Bestandteil der frequenzselektiven Dämpfventileinrichtung. Eine weitere Baugruppe der Dämpfventileinrichtung wird von einem Steuerkolben 21 gebildet, der in einem Steuerraum 23 eine axiale Betriebsbewegung ausführt. Der Steuerraum 23 wird von einem Topfelement 25 gebildet, das zusammen mit dem Kolben 7 auf einem Kolbenstangenzapfen 27 aufgefädelt und befestigt ist. Das Topfelement 25 verfügt über ein offenes Ende, aus dem der Steuerkolben 21 herausragt und über eine Zwischenschaltung von Federscheiben 29; 31 auf die mindestens eine Ventilscheibe 19 des Dämpfventils 15 in Schließrichtung einwirkt.
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Der Steuerraum 23 ist über einen Steuerkanal 33 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 verbunden. Zusätzlich verbindet eine Radialöffnung 35 im Kolbenstangenzapfen 27 den Steuerkanal 33 mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11. Der Steuerkanal 33 weist einen radialen Kanalabschnitt 43 auf, der in einen Voröffnungsquerschnitt 45 im kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 mündet und der mit dem Steuerkolben 21 ein verstellbares Schieberventil bildet.
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Räumlich zwischen dem Steuerkanal 33 und dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 ist ein Strömungsventil 47 angeordnet, das willkürlich über einen Aktuator 49 in der Bauform einer Magnetspule 51 und eines Ankers 53 ansteuerbar ist. Der Anker 53 wird bei stromloser Magnetspule 51 von einer mehrteiligen Federanordnung 55 in einer definierten Ausgangsposition gehalten. Der Aktuator 53 ist in einem Gehäuse 57 angeordnet, das stirnseitig an der Kolbenstange 9 befestigt ist. Die Kolbenstange 9 ist hohl ausgeführt und nimmt Versorgungsleitungen 59 für die Magnetspule 51 auf.
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Das Strömungsventil 47 umfasst des Weiteren einen Ventilkörper 61, der von einer Ventilfeder 63 in einer definierten Position zum Anker 53 gehalten wird und mit einer Ventilsitzfläche 67 im Bereich einer Anschlussöffnung 65 des Steuerkanals 33 angeordneten ein Sitzventil bildet.
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In Abhängigkeit der Bestromung der Magnetspule 51 wird der wirksame Querschnitt des Steuerkanals 33, bestimmt durch den Abhubweg des Ventilkörpers 61 von der Ventilsitzfläche 67 und dem Querschnitt des Steuerkanals 33, eingestellt. Über den wirksamen Querschnitt lässt sich der Abfluss von Dämpfmedium je nach Abstimmung der Dämpfventileinrichtung 1 bis zur völligen Blockade des Steuerraums 23 in kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 einstellen. Eine völlige Blockade als mögliche Extremstellung führt dazu, dass die Frequenzabhängigkeit der Dämpfventileinrichtung 1 aufgehoben ist. Damit ist wiederum eine Reduzierung der maximal erreichbaren Dämpfkraft verbunden, da der Steuerkolben 21 keine zusätzliche Schließkraft auf die Ventilscheibe 19 und damit auf das Dämpfventil 15 ausüben kann. Umgekehrt kann bei einem maximalen Abflussquerschnitt auch die maximale frequenzabhängige Wirkung des Steuerkolbens 21 ausgenutzt werden. Dahinter steht der Effekt, dass bei einer hochfrequenten Kolbenstangenbewegung der Druckanstieg im Steuerraum 23 der Bewegung der Kolbenstange hinterherhinkt. Diese Trägheit des Systems wird ausgenutzt, um die Schließkraft auf die Ventilscheibe 19 des Dämpfventils 15 zu reduzieren. Bei einer niedrig frequenten aber trotzdem schnellen Kolbenstangenbewegung steigt der Druck proportional zur Kolbenstangengeschwindigkeit, so dass dann im Steuerraum 23 ein erhöhter Druck entsteht, der den Steuerkolben 21 in Richtung der Ventilscheibe 19 bewegt und damit die zusätzliche Schließkraft erzeugt. Diese Schließkraft bedeutet, dass das Dämpfventil eine größere Dämpfkraft erzeugen kann. Man kann vereinfacht zusammenfassen. Dazu dienen auch die Federscheiben 29, 31 die dafür sorgen, dass der Steuerkolben einen nennenswerten Verschiebeweg ausführen kann und damit der Steuerraum funktional einen Integrator darstellt. Damit ist auch gewährleistet, dass über die Elastizität der axial beabstandeten Federscheiben 29, 31, die Ventilscheibe 19 eine Abhubweg durchführen kann, auch wenn der Abfluss von Dämpfmedium aus dem Steuerraum 23 über das Strömungsventils 47 vollständig blockiert sein sollte.
maximal Querschnitt des Strömungsventils => maximale Dämpfkraft der Dämpfventileinrichtung
Minimaler Querschnitt des Strömungsventils => minimale Dämpfkraft
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Wie man aus der 1 entnehmen kann, verfügt der Ventilkörper 61 beispielhaft über einen pilzförmigen Querschnitt und damit über unterschiedlich große druckbeaufschlagte Flächen in Wirkrichtung des Strömungsventils.
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Bei geschlossenem Strömungsventil 47, bei dem der Ventilkörper 61 auf der stirnseitigen Ventilsitzfläche 67 aufliegt, stellt eine kreisringförmige Ringfläche 69, an der sich auch die Ventilfeder 63 abstützt, eine druckbeaufschlagte Fläche dar. Ein in Richtung des Ankers 53 weisende Stirnfläche 71 kann man durch eine Dichtung 73 gegen den Druck innerhalb des Radialkanals 37 abschirmen, so dass dort kein Betriebsdruck herrscht und folglich auch keine druckbeaufschlagte Fläche vorliegt.
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Für den Fall, dass das Strömungsventil 47 bei einer höheren Bestromung eine Schließstellung einnimmt, kann je nach Auslegung der Schließkraft des Aktuators 49 und der Bemessung der Flächen am Ventilkörper 61 der Effekt ausgenutzt werden, dass die Schließkraft des Aktuators 49 von der Druckkraft des Dämpfmediums auf den Ventilkörper 61 in Öffnungsrichtung überkompensiert wird und der Ventilkörper 61 den Steuerkanal 33 freigibt. Damit sich oberhalb des Ventilkörpers kein Staudruck aufbauen kann, verfügen der Anker 53 wie auch der Ventilkörper 61 über einen axial verlaufenden Druckausgleichskanal 75.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- frequenzselektive Dämpfventileinrichtung
- 3
- Schwingungsdämpfer
- 5
- Arbeitszylinder
- 7
- Kolben
- 9
- Kolbenstange
- 11
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 13
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 15
- Dämpfventil
- 17
- Durchtrittskanal
- 19
- Ventilscheibe
- 21
- Steuerkolben
- 23
- Steuerraum
- 25
- Topfelement
- 27
- Kolbenstangenzapfen
- 29
- Federscheiben
- 31
- Federscheiben
- 33
- Steuerkanal
- 35
- Radialöffnung
- 37
- Radialkanal
- 43
- Kanalabschnitt
- 45
- Voröffnungsquerschnitt
- 47
- Strömungsventil
- 49
- Aktuator
- 51
- Magnetspule
- 53
- Anker
- 55
- Federanordnung
- 57
- Gehäuse
- 59
- Versorgungsleitung
- 61
- Ventilkörper
- 63
- Ventilfeder
- 65
- Anschlussöffnung
- 67
- Ventilsitzfläche
- 69
- Ringfläche
- 71
- Stirnfläche
- 73
- Dichtung
- 75
- Druckausgleichskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012004684 A1 [0002]
- EP 1442227 B1 [0002]
- DE 102015211891 A1 [0004]
