-
Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Aus der
GB 2 070 730 A ist ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer bekannt, das in der Ausführung z. B. nach
20 zwei Strömungsquerschnitte aufweist, über die man eine richtungsabhängige Dämpfkraftcharakteristik erreichen kann.
-
In der gattungsbildenden
DE 1 160 315 A wird ein Dämpfventil beschrieben, dass einen Kolben aufweist, der auf beiden Deckseiten mit mindestens einer Ventilscheibe bestückt ist. Für beide Durchströmungsrichtungen des Kolbens stehen Durchtrittsöffnungen zur Verfügung. Die mindestens eine Ventilscheibe verfügt über eine Einströmöffnung, die mit einer axial beweglichen Scheibe ein Rückschlagventil bildet, das in Einströmrichtung in die Durchtrittskanäle öffnet. Die axial bewegliche Scheibe ist als Flatterscheibe ausgeführt, um schon bei einem minimalen Öffnungsdruck den Strömungsweg in die Durchtrittskanäle freizugeben.
-
Die
DE 11 2009 001 375 T5 zeigt in der
3 ein Dämpfventil mit einem Ventilgrundkörper und einer Ventilbestückung. Die Ventilbestückung umfasst eine Ventilscheibe, die mit einer Ventilsitzfläche und mindestens einem Durchtrittskanal auf einem äußeren Teilkreis des Ventilgrundkörpers ein Dämpfventil bildet. Die Durchtrittskanäle auf dem äußeren Teilkreis können in einer Richtung durchströmt werden.
-
Auf einem inneren Teilkreis ist eine zweite Gruppe von Durchtrittskanälen angeordnet, die ebenfalls nur einseitig durchströmbar sind und zwar in Gegenrichtung zur Gruppe der Durchtrittskanäle auf dem äußeren Teilkreis.
-
Die auf der Ventilsitzfläche aufliegende Ventilscheibe verfügt über mehrere Einströmöffnungen für die Durchtrittskanäle auf dem inneren Teilkreis. Zwischen der Ventilscheibe und den Durchtrittskanälen ist ein Rückschlagventil angeordnet, dessen Rückschlagventilscheibe mit einer separaten Ventilsitzfläche des Ventilgrundkörpers zusammenwirkt. Der Außendurchmesser der Rückschlagventilscheibe ist so gewählt, dass die Einströmöffnungen innerhalb der Ventilscheibe nicht beeinflusst werden.
-
Die
DE 42 90 832 C2 offenbart ein Dämpfventil mit zwei Gruppen von Durchtrittskanälen, die ebenfalls auf verschiedenen Teilkreisdurchmessern angeordnet sind. Die Gruppe der Durchtrittskanäle auf dem kleineren Teilkreisdurchmesser verfügt über eine Ventilscheibenbestückung mit einer Ventilscheibe auf einer Ventilsitzfläche, die eine Einströmöffnung aufweist, die von einer Rückschlagventilscheibe abgedeckt wird. Der Durchtrittskanal und die Einströmöffnung sind für eine Durchströmungsöffnung hydraulisch in Reihe geschaltet. In einer entgegengesetzten Durchströmungsrichtung des inneren Durchtrittskanals steht nur ein kleiner Voröffnungsquerschnitt zur Verfügung. Das Hauptdämpfmediumvolumen fließt durch die Gruppe der Durchtrittskanäle auf dem größeren Teilkreisdurchmesser.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Dämpfventil zu realisieren, das einerseits große Durchströmungsquerschnitte und andererseits einen insgesamt einfachen Ventilaufbau aufweist.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Der große Vorteil besteht darin, dass die Durchtrittskanäle innerhalb des Ventilgrundköpers für beide Durchströmungsrichtungen zur Verfügung stehen. Dadurch ergibt sich einerseits eine sehr einfache Bauform des Ventilgrundkörpers und anderseits können die Durchtrittskanäle einen vergleichsweise sehr großen Strömungsquerschnitt aufweisen.
-
Prinzipbedingt treten bei dier Variante mit dem Ringspalt keinerlei Anschlaggeräusche auf, wenn das Dämpfventil in seine Schließstellung geht und dabei nur noch ein gewollt offener Ringspalt vorliegt.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Ventilscheibenbestückung auf einem zum Ventilgrundkörper separaten Stützring vorgespannt. Dieser Stützring dient zur elastischen Formbildung der Ventilscheibenbestückung und damit zur Einstellung der Dämpfcharakteristik des Dämpfventils. Der Ventilgrundkörper kann als Standardbauteil konzipiert werden. Mit verschiedenen Stützringen in Kombination mit dem Ventilgrundkörper können verschiedene Dämpfkrafteinstellung erreicht werden.
-
Eine Möglichkeit der Variantenbildung besteht darin, dass der Stützring eine muldenförmige Stützfläche für die Ventilscheibenbestückung aufweist.
-
Optional kann der Ventilkörper einen Befestigungshals aufweisen. Der Befestigungshals ermöglicht die getrennte Fixierung der Ventilscheibenbestückung zum Ventilgrundkörper und dessen Fixierung z. B. an einer Kolbenstange.
-
Vorteilhafterweise weist der Befestigungshals eine Aufnahmeöffnung für ein Befestigungsmittel auf, z. B. für einen Spannniet.
-
Wenn deutlich unterschiedliche Dämpfkraftcharakteristiken in Abhängigkeit der Durchströmungsrichtung des Dämpfventil gefordert sind, dann können zwei kreisförmige Ventilsitzflächen einen Ringgraben bilden, an den mindestens ein Einströmkanal angeschlossen ist. Dann steht für eine Durchströmungsrichtung z. B. nur die Einströmung über das sich öffnenden Rückschlagventil und für die andere Durchströmungsrichtung die Ventilscheibenbestückung über die Durchtrittskanäle und zusätzlich der Strömungsweg über den mindestens einen Einströmkanal auf die Ventilscheibenbestückung zur Verfügung.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Ringgraben radial außerhalb des umlaufenden Ringstegs ausgeführt ist. Auch diese Anordnung dient der Realisierung von einfachen Strömungskanälen.
-
Eine weitere Maßnahme für den Einsatz eines standardisierten Ventilgrundkörper besteht darin, dass mindestens eine Ventilsitzfläche von einem zum Ventilgrundkörper separaten Steuerring gebildet wird. Mit der Auswahl eines Steuerrings wird die Schirmung der Ventilscheibenbestückung bestimmt.
-
Optional kann der Ventilgrundkörper ein der Ventilbestückung in Reihe geschaltetes Drosselventil tragen, um noch eine weitere Einstellmöglichkeit des Dämpfventils zu bieten.
-
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
Es zeigt.
- 1 Schnittdarstellung einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung
- 2 Stützring als Einzelteil
- 3 Dämpfventil als Bodenventil und als Kolbenventil
-
Die
1 zeigt u.a. ein Dämpfventil
1 für einen Schwingungsdämpfer
3 als Teil einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung
5 an einer Kolbenstange
7 innerhalb eines mit Dämpfmedium gefüllten Zylinders
9. Die Dämpfventileinrichtung
5 umfasst einen Aktuator
11 zur Betätigung eines Vorstufenventils
13, mit dem wiederum die Schließkraft bei einem Hauptstufenventil
15 gesteuert werden kann. Die Funktionsweise einer derartigen Dämpfventileinrichtung
5 ist beispielsweise in der
DE 10 2019 203 898 A1 offenbart, deren gesamter Inhalt Bestandteil dieser Beschreibung ist.
-
Dem Hauptstufenventil 15 ist hydraulisch in Reihe das Dämpfventil 1 zugeordnet, das einen Ventilgrundkörper 17 mit zwei Deckseiten 19; 21 aufweist. Die Deckseite 21 ist in Richtung eines kolbenstangenfernen Arbeitsraums 23 und eine andere Deckseite zeigt in Richtung des Hauptstufenventils 15.
-
Mindestens ein Durchtrittskanal 25 im Ventilgrundkörper 17 verbindet diese beiden Deckseiten 19; 21 miteinander, wobei der Ventilgrundkörper 17 eine topfförmige Grundform aufweist. In einem Boden 27 des Ventilkörpers 17 sind die Durchtrittskanäle 25 ausgeführt. Über einen Ringsteg 29 ist der Ventilgrundkörper 17 mit einem Gehäuse 31 der Dämpfventileinrichtung 5 verbunden.
-
Das Dämpfventil 1 verfügt über eine Ventilscheibenbestückung 33, bei der mindestens eine Ventilscheibe 35 eine Einströmöffnung 37 aufweist, die von mindestens einer Rückschlagventilscheibe 39 in Einströmrichtung freigegeben wird. In dieser Anordnung ist die Einströmrichtung ausgehend von dem Hauptstufenventil 15 in Richtung des Bodens 27 definiert.
-
Wie die 1 weiter zeigt, weist der Ventilgrundkörper 17 auf nur einer der beiden Deckseiten 19; 21 die Ventilscheibenbestückung 33 auf. Die gesamte Ventilscheibenbestückung 33, also auch die Rückschlagventilscheibe 39 sind über eine ihre kreisringförmigen Spannflächen am Innendurchmesser axial am Ventilgrundkörper 17 fixiert. In diesem Ausführungsbeispiel kommen mehrere Ventilscheiben innerhalb des Rückschlagventils 39 zur Anwendung und erzeugen eine Dämpfkraft in Einströmrichtung des Dämpfmediums.
-
Die Ventilscheibe 35 mit dem größten Außendurchmesser bildet mit dem Ringsteg 29 einen umlaufenden Ringspalt 41, der permanent geöffnet ist und damit einen Voröffnungsquerschnitt darstellt.
-
Optional kann die Ventilscheibenbestückung 39 auf einem zum Ventilgrundkörper 17 separaten Stützring 43 vorgespannt sein, wie auch in der 1 gezeigt ist. Dadurch ergibt sich ein größerer Einströmraum 45 zwischen der im Durchmesser größten Ventilscheibe 35 und der Deckseite 19 des Ventilgrundkörpers 17.
-
In der 2 ist der Stützring 43 als Einzelteil dargestellt. Der Stützring 43 verfügt über eine Durchgangsöffnung 47 für ein Befestigungsmittel 49, beispielsweise einem Niet, an dem sich der Stützring 43 auch radial zentriert. In Richtung der Ventilscheibenbestückung 33 verfügt der Stützring 43 über eine muldenförmige Stützfläche, so dass die Ventilscheibenbestückung 33 in Richtung des Hauptstufenventils 15 in Abhängigkeit der Vorspannung geschirmt ist.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils 1 ausgehend von dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 23 strömt das Dämpfmedium über die Durchtrittskanäle 25 in den Einströmraum 45. Ein gewisser Volumenstrom kann über den Ringspalt 41 die Ventilscheibenbestückung 33 passieren.
-
Oberhalb eines Grenzdruck hebt die Ventilscheibe 35 mit dem größten Außendurchmesser ab, in der auch die Einströmöffnung 37 ausgeführt ist, von der benachbarten Ventilscheibe 39 des Rückschlagventils ab und gibt damit die Einströmöffnung 37 frei, über die dann ein größerer Volumenstrom das Dämpfventil 1 passieren kann.
-
Nimmt die Druckbelastung auf das Dämpfventil ab, dann legt sich die Ventilscheibe 37 wieder auf die benachbarte Ventilscheibe 39 des Rückschlagventils ab. Dieser Vorgang läuft geräuschlos ab, da keine Ventilsitzfläche im klassischen Sinn vorliegt.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils 1 ausgehend vom Hauptstufenventil 15 können sich alle Ventilscheiben der Ventilscheibenbestückung 33 axial verformen, wodurch der Ringspalt 41 zwischen der Ventilscheibenbestückung 33 und dem Ringsteg 29 radial aufgeweitet wird. Die Einströmöffnung 37 in der Ventilscheibe 35 bleibt dabei stets geschlossen. Das Dämpfmedium fließt dann weiter durch die Durchtrittskanäle 25 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 23.
-
Die 3 zeigt das Dämpfventil 1 in der Anwendung als Bodenventil zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 23 und einem Ausgleichsraum 53 zur Kompensation des von der Kolbenstange 7 verdrängten Volumens. Der Ausgleichsraum wird von dem Zylinder 9 und einem den Zylinder 9 einhüllenden Behälterrohr 55 gebildet. Der wesentliche Unterschied des Dämpfventils 1 zur Ausführung nach 1 besteht darin, dass sich mindestens eine Ventilscheibe, in diesem Fall die Ventilscheibe 35, der Ventilscheibenbestückung 33 auf mindestens einer Ventilsitzfläche 57 abstützt. Ein Voröffnungsquerschnitt wird dann z. B. von einer Kerbe in der Ventilsitzfläche 57 oder einer Öffnung in der Ventilscheibe 35 gebildet.
-
Zusätzlich zur Ausführung nach der 1 weist der Ventilgrundkörper 17 einen Befestigungshals 59 auf. Der Befestigungshals 59 erstreckt sich ausgehend vom Boden 27 des Ventilgrundkörpers 17 in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 23.
-
An dem Befestigungshals 59 zentrieren sich alle Ventilscheiben der Ventilscheibenbestückung 33 sowie der Stützring 43.
-
Der Befestigungshalts 59 weist optional eine Aufnahmeöffnung 61 für ein Befestigungsmittel 63 auf und kann eine stirnseitige Spannfläche 65 für eine Stützscheibe 67 aufweisen, über die das Abhubverhalten der Ventilscheibe 35 von der Ventilsitzfläche 57 und das weitere Schirmungsverhalten der Ventilscheibenbestückung 33 beeinflusst wird.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils 1 ausgehend vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 23 bleibt die Ventilscheibe 35, die sich auf der Ventilsitzfläche 57 außenseitig abstützt, in der dargestellten Position. Über die Einströmöffnung 37 wird der Betriebsdruck auf die darunter befindlichen Ventilscheiben der Ventilscheibenbestückung 33 übertragen. Diese Ventilscheiben deformieren sich in Richtung des Bodens 27 und geben damit die Einströmöffnung 37 in Richtung des Einströmraums 45 frei. Das eintretende Dämpfmedium kann über die Durchtrittskanäle 25 in den Ausgleichsraum 53 abfließen.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils 1 ausgehend vom Ausgleichsraum 53 gelangt das Dämpfmedium über die Durchtrittskanäle 25 in den Einströmraum 45 und baut dort einen Druck auf, der die Ventilscheibe 35 von der Ventilsitzfläche 57 abheben lässt. Unabhängig von dem Schirmungsverhalten der Ventilscheibe 35 und der damit verbundenen Freigabe der Einströmöffnung 37 kann das Dämpfmedium über den Ventilsitz in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 57 entweichen.
-
In der 3 ist ein weiteres Dämpfventil 1 an der Kolbenstange 7 befestigt. Diese Bauform des Dämpfventils 1 basiert auf dem Bauprinzip der Ventilscheibenbestückung 33 in Verbindung mit einer Ventilsitzfläche 57 wie beim bodenseitigen Dämpfventil 1.
-
Bei dem Dämpfventil 1 bilden zwei kreisförmige Ventilsitzflächen 69; 71 einen Ringgraben 73, an den mindestens ein Einströmkanal 75 angeschlossen ist. Der mindestens eine Einströmkanal 75 verläuft radial außerhalb des umlaufenden Ringstegs 29 und verbindet einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 77 mit dem Ringgraben 73, der wiederum von der Ventilscheibe 35 der Ventilbestückung 33 abgedeckt wird und ebenfalls radial außerhalb des umlaufenden Ringstegs 29 ausgeführt ist.
-
Mindestens eine der Ventilsitzflächen 69; 71 wird von einem zum Ventilgrundkörper 17 separaten Steuerring 79 gebildet. Der Steuerring 79 wird z. B. über eine Presspassung von dem Ventilgrundkörper 17 gehalten. In diesem Ausführungsbeispiel kommt nur ein Steuerring 79 zur Anwendung. Grundsätzlich können aber auch beide Ventilsitzflächen 69; 71 von einem Steuerring 79 gebildet werden.
-
Ein weiterer Unterschied zur Ausführung des Bodenventils besteht darin, dass der Befestigungshals 59 des Ventilgrundkörpers 17 wie ein Hohlniet ausgeführt ist, über den die Ventilscheibenbestückung 33 separat zur Befestigung des Dämpfventils 1 an einem Kolbenstangenzapfen 81 erfolgt. Der Kolbenstangenzapfen 81 durchdringt den Befestigungshals 59, der mit seiner axialen Spannfläche 65 eine Auflage für ein Befestigungsmittel 83, z. B. eine Kolbenmutter bietet.
-
Des Weiteren ist das Dämpfventil 1 mit jeweils einem Drosselventil 85; 87 pro Durchströmungsrichtung ausgeführt, das der Ventilgrundkörper 17 in einer Reihenschaltung zur Ventilbestückung 33 trägt. Das Drosselventil 85; 87 ist optional anwendbar und dient zur Dämpfkraftanhebung des gesamten Dämpfventils bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten des Dämpfmediums im Dämpfventil 1.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils 1 ausgehend vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 77 strömt das Dämpfmedium in die Durchtrittskanäle 25, die von mindestens einer Ventilscheibe des Drosselventils 83 in ihrem Strömungsquerschnitt eingegrenzt, aber nicht vollständig abgedeckt sind. Im Einströmraum 45 wirkt der Druck des Dämpfmedium in Abhubrichtung der Ventilscheibe 35 von der inneren Ventilsitzfläche 69. Hydraulisch parallel fließt Dämpfmedium in die Einströmkanäle 75 in Richtung des Ringgrabens 73 und sorgt dort für eine Abhubkraft auf dieselbe Ventilscheibe 35. Wenn das Druckniveau genügend groß ist, dann hebt die Ventilscheibe 35 zuerst an der äußeren Ventilsitzfläche 71 und dann an der inneren Ventilsitzfläche 69 ab.
-
Steigt die Strömungsgeschwindigkeit weiter, dann sorgt der eingeschränkte Querschnitt in den Durchtrittskanälen 85 für einen progressiven Anstieg der Dämpfkraft.
-
Bei einer Anströmung des Dämpfventils ausgehend von dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 23 sperrt die Ventilscheibe 35 das Eindringen von Dämpfmedium in den Ringgraben 73 und damit diesen Strömungsweg in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum.
-
Die Einströmöffnungen 37 in der Ventilscheibe 35 sorgen für eine Druckbelastung auf die Ventilbestückung 33, die elastisch von der Ventilscheibe 35 abhebt und damit die Einströmöffnungen 37 freigibt. Auch hier sorgt die mindestens eine Ventilscheibe des Drosselventils 83 für einen progressiven Dämpfkraftanstieg bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Dämpfmediums.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dämpfventil
- 3
- Schwingungsdämpfer
- 5
- Dämpfventileinrichtung
- 7
- Kolbenstange
- 9
- Zylinder
- 11
- Aktuator
- 13
- Vorstufenventil
- 15
- Hauptstufenventil
- 17
- Ventilgrundkörper
- 19
- Deckseite
- 21
- Deckseite
- 23
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 25
- Durchtrittskanal
- 27
- Boden
- 29
- Ringsteg
- 31
- Gehäuse
- 33
- Ventilscheibenbestückung
- 35
- Ventilscheibe
- 37
- Einströmöffnung
- 39
- Rückschlagventilscheibe
- 41
- Ringspalt
- 43
- Stützring
- 45
- Einströmraum
- 47
- Durchgangsöffnung
- 49
- Befestigungsmittel
- 51
- Stützfläche
- 53
- Ausgleichsraum
- 55
- Behälterrohr
- 57
- Ventilsitzfläche
- 59
- Befestigungshals
- 61
- Aufnahmeöffnung
- 63
- Befestigungsmittel
- 65
- Spannfläche
- 67
- Stützscheibe
- 69
- Ventilsitzfläche
- 71
- Ventilsitzfläche
- 73
- Ringgraben
- 75
- Einströmkanal
- 77
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 79
- Steuerring
- 81
- Kolbenstangenzapfen
- 83
- Befestigungsmittel
- 85
- Drosselventil
- 87
- Drosselventil
