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Die Erfindung betrifft eine verstellbare Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2008 041 735 B3 ist eine verstellbare Dämpfventileinrichtung bekannt, bei der mittels eines Vorstufenventils ein Hauptstufenventil ansteuerbar ist. Das Hauptstufenventil umfasst einen starren Hauptstufenventilkörper, der auf einem Ventilsitzring aufliegt. Bei einer Anströmung des Hauptstufenventilkörpers über eine Durchgangsöffnung hebt der Hauptstufenventilkörper von dem Ventilsitzring ab, so dass Dämpfmedium die Dämpfventileinrichtung durchströmen kann.
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Bei einer entgegengesetzten Anströmung der Dämpfventileinrichtung über mindestens eine radiale Öffnung hebt der Ventilsitzring zusammen mit dem Hauptstufenventilkörper von einer gehäuseseitigen Ventilsitzfläche ab.
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Unter bestimmten Bedingungen treten in der Dämpfventileinrichtung Anschlaggeräusche auf, die von dem Ventilsitzring zumindest mitverursacht werden.
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Die
DE 10 2012 019 321 A1 offenbart ebenfalls eine verstellbare Dämpfventileinrichtung, umfassend einen Aktuator zur Ansteuerung eines Hauptstufenventils, wobei das Hauptstufenventil einen starren Hauptstufenventilkörper aufweist, der eine axiale Betriebsbewegung zu einer Ventilsitzfläche des Hauptstufenventils ausführt und der sich in der geschlossenen Betriebsstellung über mindestens eine elastischen Scheibe auf einer Ventilsitzfläche abstützt. Die mindestens eine elastische Scheibe kann sich während der Öffnungs- oder Schließbewegung des Hauptstufenventilkörpers axial zu dem Hauptstufenventilkörper bewegen. Versuche haben gezeigt, dass auch bei dieser Bauform Geräusche auftreten können.
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Die gattungsbildenden
DE 10 2012 210 685 A1 beschreibt eine Dämpfventileinrichtung mit einem Hauptstufenventil, dessen Voröffnungsquerschnitt für beide Durchströmungsrichtungen identisch ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dämpfventileinrichtung zu realisieren, bei der das Geräuschproblem minimiert ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.
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Aufgrund der festen axialen Verbindung zwischen der Scheibe und dem Hauptstufenventilkörper ist die Bewegung der Scheibe zwangsgesteuert. Das Geräuschverhalten hat sich dadurch deutlich verbessert. Aufgrund der festen Verbindung zwischen der Scheibe und dem Voröffnungsquerschnitt ist dieser nun in seiner Größe definiert. Es können keine zusätzlichen Querschnittsbereiche auftreten.
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Alternativ kann ein Ventilsitzring für das Hauptstufenventil einen Bypasskanal für einen Voröffnungsquerschnitt aufweist, der von einem Rückschlagventil gesteuert wird.
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Für eine beliebige Anordnung des Rückschlagventils in Umfangsrichtung zum Bypasskanal kann der Bypasskanal in einen Ringkanal mündet, in dem das Rückschlagventil angeordnet ist.
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Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung des Rückschlagventils nimmt der Ringkanal einen radial elastischen Ventilkörper des Rückschlagventils auf.
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Im Hinblick auf eine einfache Befestigung der Scheibe am Hauptstufenventilkörper ist die Scheibe durch eine Formschlussverbindung radial zum Hauptstufenventilkörper zentriert ist und weist eine Arbeitsfläche für ein Befestigungsmittel auf. Als Befestigungsmittel kann z. B. eine Schraubmutter oder auch ein Schließring dienen.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Dämpfventileinrichtung in einer Schnittdarstellung
- 2 Detaildarstellung zur 1
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Die 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauform. Die Dämpfventileinrichtung 1 kann sowohl innerhalb eines Zylinders 3 des Schwingungsdämpfers zwischen zwei Arbeitsräumen 5; 7 wie auch außerhalb des Zylinders 3 in einer Bypassleitung angeordnet sein. In einem Dämpfventilgehäuse 9 ist ein Aktuator 11 angeordnet, der in diesem Beispiel eine Magnetspule 13 umfasst, die auf einen axial beweglichen Vorstufenventilkörper 15 eines Vorstufenventils 17 eine axiale Betätigungskraft ausübt. Über das Vorstufenventil 17 lässt sich die Schließkraft auf ein Hauptstufenventil 19 beeinflussen. Die Schließkraft wird bestimmt durch die Kraft mindestens einer Ventilfeder 21 und einer der Ventilfederkraft entgegenwirkenden Stellkraft des Aktuators 11 sowie einer hydraulischen Schließkraft, die durch den Druck auf mindestens eine druckbeaufschlagte Fläche 23; 25 an einem starren Hauptstufenventilkörper 27 erzeugt wird.
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Der Hauptstufenventilkörper 27 wird zusätzlich von einer Hauptstufenventilfeder 29 auf einen zum Dämpfventilgehäuse 9 axial ortsfesten Ventilsitzring 31 vorgespannt. Der Ventilsitzring 31 verfügt über eine erste Anströmöffnung 35 für eine erste Anströmrichtung des Dämpfmediums, die in einer Ventilsitzfläche 39 für den Hauptstufenventilkörper 27 endet. Der Ventilsitzring 31 ist in seiner axialen Position zum Dämpfventilgehäuse einstellbar. Darüber kann die Dämpfventileinrichtung in ihrer Grundeinstellung justiert werden, z. B. im Hinblick auf einen definierten Öffnungsquerschnitt am Vorstufenventil 17 bei deaktiviertem, d. h. stromlosen Aktuator 11.
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Für die Ausnutzung des hydraulischen Drucks innerhalb der Dämpfventileinrichtung 1 zur Erzeugung einer Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper 27 weist der Hauptstufenventilkörper 27 ausgehend von der ersten Anströmöffnung 35 mindestens einen Einlasskanal 41 zu einem Steuerraum 43 auf. Ein Rückschlagventil 45 am Ende des Einlasskanals 41 gibt die Strömungsrichtung in Richtung des Steuerraums vor. Ein zweiter Einlasskanal 47 führt hydraulisch parallel zu mindesten einer zweiten Anströmöffnung 49 für eine zweite Anströmrichtung der Dämpfventileinrichtung 1 ebenfalls zum Steuerraum 43. Ein Abflussquerschnitt 51 des Steuerraums 43 zu einem Rückraum 53 wird von dem Vorstufenventilkörper 15 bestimmt und bildet damit das Vorstufenventil 17. Ein zweites Rückschlagventil 55 verbindet den Rückraum 53 des Vorstufenventils 17 mit dem Steuerraum 43, um den hydraulischen Widerstand bei dieser Öffnungsbewegung des Hauptstufenventils 19 bei sich verkleinerndem Volumen des Rückraums 53 zu minimieren. Das Rückschlagventil 45 kann auch als Dämpfventil ausgeführt sein, um die Öffnungsgeschwindigkeit des Hauptstufenventils 19 zu beeinflussen.
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Neben dem Vorstufenventil17 und dem Hauptstufenventil 19 verfügt die Dämpfventileinrichtung 1 über einen Voröffnungsquerschnitt 57. Insbesondere in der 2 ist erkennbar, dass der Voröffnungsquerschnitt 57 in mindestens einer elastischen Scheibe 59 ausgeführt. Dabei stützt sich der Hauptstufenventilkörper 27 in der geschlossenen Betriebsstellung des Hauptstufenventils 19 über die elastischen Scheibe 59 bzw. auf der Ventilsitzfläche 39 ab.
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Die elastische Scheibe 59 wird über die Ventilsitzfläche 39 in eine äußere druckbeaufschlagte Anströmfläche 61 und eine innere druckbeaufschlagte Anströmfläche 63 unterteilt wird, wobei die innere druckbeaufschlagte Anströmfläche 63 für eine erste Anströmrichtung, ausgehend von der Anströmöffnung 35, und die äußere druckbeaufschlagte Anströmfläche 61 für eine zweite Anströmrichtung über die zweite Anströmöffnung 49 wirksam ist. Dazu weist der Hauptstufenventilkörper 27 eine Abstützfläche 65 für die elastische Scheibe 59 auf, wobei ein Innendurchmesser der Abstützfläche 65 größer ist als ein Außendurchmesser der Ventilsitzfläche 39. Ein Ventileinsatz 67 am Hauptstufenventilkörper 27 verfügt über einen äußeren Ringsteg 69, der die Abstützfläche 65 bereitstellt und einen Freiraum 71 zur elastischen Deformation der Scheibe 59 in Richtung des Hauptstufenventilkörpers 27 bestimmt.
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Das Federelement bzw. die elastische Scheibe 59 ist radial durch eine Formschlussverbindung zum Hauptstufenventilkörper 27 zentriert. Der Hauptstufenventilkörper weist einen axialen Zentriervorsprung 73 auf, der die Scheibe 59 in einer Zentrieröffnung 75 durchdringt. Die Formschlussverbindung selbst muss nicht zentrisch am Hauptstufenventilkörper 27 ausgeführt sein. Die Formschlussverbindung soll lediglich eine Seitwärtsbewegung der elastischen Scheibe 59 begrenzen. Die Zentrieröffnung 75 soll auch keine Dichtstelle in Richtung des Hauptstufenventilkörpers 27 bilden. Vielmehr ist ein Durchlass ausgehend von der Anströmöffnung 35 in Richtung des Hauptstufenventilkörpers 27 gewünscht. Bei Bedarf kann die elastische Ventilscheibe in dem Bereich zwischen der Ventilsitzfläche 39 und der Zentrieröffnung auch zusätzliche Öffnungen 77 aufweisen.
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Der Zentriervorsprung weist zudem innerhalb der elastischen Scheibe 59 eine größere axiale Durchdringungslänge auf, die eine Befestigungsfläche 79 in der Ausführung eines Gewindes aufweist. Auf der Befestigungsfläche bzw. dem Gewinde ist ein Befestigungsmittel .81, z. B. eine Mutter oder ein Schließring angeordnet. Die Befestigungsfläche 79 kann auch als eine einfache ggf. konische Klemmfläche für das Befestigungsmittel 81 dienen.
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Optional kann der Voröffnungsquerschnitt 57 von einer Rückschlagventilscheibe 83 abgedeckt werden. Die Rückschlagventilscheibe 83 verfügt über radial verlaufende Federarme, die die Öffnungen 77 in der elastischen Scheibe durchgreifen. So kann die Rückschlagventilscheibe 83 mit der elastischen Scheibe 59 schon vor der Montage an der Befestigungsfläche 79 zu einer Baueinheit verbunden werden.
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Alternativ oder ergänzend kann der Ventilsitzring 31, wie die 2 zeigt, für das Hauptstufenventil 19 einen Bypasskanal 85 aufweist, der von einem Rückschlagventil 87 gesteuert wird. Der Bypasskanal 85 mündet in einem Ringkanal 89, in dem das Rückschlagventil 87 angeordnet ist. Dabei nimmt der Ringkanal 87 einen radial elastischen Ventilkörper 91 des Rückschlagventils 87 auf. Beispielhaft wird der Ventilkörper von einem O-Ring gebildet. Man könnte auch einen geschlitzten Ring verwenden.
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Bei einer Anströmung des Hauptstufenventils 19 ausgehend von der ersten Anströmöffnung 35 steht der Betriebsdruck radial innerhalb der Ventilsitzfläche 39 auf dem starren inneren Bereich des Hauptstufenventilkörpers 27 und der elastischen Scheibe 59 an.
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Ausgehend von der ersten Anströmöffnung 35 fließt das Dämpfmedium über den Einlasskanal 41 im Hauptstufenventilkörper 27 in den Steuerraum 43 und durch das Vorstufenventil 17 weiter in den Rückraum 53. Der Druck auf der ersten ringförmigen druckbeaufschlagten Fläche 23 und auf einer rückseitigen Stirnfläche als weitere druckbeaufschlagte Fläche 25 sowie die resultierende Kraft am Vorstufenventilkörper 15 bedingt durch die Ventilfederkraft und die Aktuatorkraft sowie die Kraft der Hauptstufenventilfeder ergeben eine Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper 27.
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Bei geschlossenem Hauptstufenventil 19, d. h. der Hauptstufenventilkörper 27 liegt zusammen mit der elastischen Ventilscheibe 59 auf der Ventilsitzfläche 39 auf, strömt weiter das Dämpfmedium über die mindestens eine Zentrieröffnung 75 und oder mindestens einer zusätzlichen Öffnung 77 auf die Unterseite des Hauptstufenventilkörpers 27.
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Liegt keine optionale Rückschlagventilscheibe 83 vor, dann kann Dämpfmedium über den Voröffnungsquerschnitt 57 in den Arbeitsraum 5 übertreten. Andernfalls sperrt die Rückschlagventilscheibe 83 den Voröffnungsquerschnitt 57. Gleiches gilt auch für das optionale Rückschlagventil 87, das ebenfalls geschlossen ist.
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Je nach Bestromung des Aktuators 11 und der damit verbundenen Position des Vorstufenventils 17 hebt der Hauptstufenventilkörper 27 zusammen mit der elastischen Scheibe 59 von der Ventilsitzfläche 39 ab.
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Wird das Vorstufenventil 17 entsprechend angesteuert, dann schließt das Hauptstufenventil 19 wieder. Dann wirkt die elastische Scheibe 59 wie ein Kissen, das den Anschlag des Hauptstufenventilkörpers 27 auf die Ventilsitzfläche 39 abfedert und damit ein Anschlaggeräusch zumindest minimiert.
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Wird die Dämpfventileinrichtung 1 über die radiale zweite Anströmöffnung 49, 1, beaufschlagt, dann steht der Betriebsdruck randseitig zwischen dem Außendurchmesser der Ventilsitzfläche 39 und dem Außendurchmesser der Abstützfläche 65 am Hauptstufenventilkörper 27 an.
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Das Dämpfmedium kann den Voröffnungsquerschnitt 57 über die abgehobene Rückschlagventilscheibe 83 passieren. Bei dieser Anströmungsrichtung hebt auch der elastische Ventilkörper 91 im Ringkanal 89 ab und gibt den Bypasskanal 89 frei.
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Hydraulisch parallel geschaltet wirkt ein Vorsteuerstrom über den zweiten Einlasskanal 47 in den Steuerraum 43. Das Vorstufenventil 17 bestimmt wiederum das Druckniveau an der ringförmigen druckbeaufschlagten Fläche 23 und der Rückseite 25 des Hauptstufenventilkörpers 27. Zwischen dem Rückraum 53 des Vorstufenventils 17 und der ersten Anströmöffnung 35 besteht mindestens ein nicht dargestellter Verbindungskanal, so dass das Druckniveau im Rückraum 53 von dem Druckniveau im Steuerraum 43 abweichen kann. Das Rückschlagventil 45 in Richtung des ersten Einlasskanals 41 ist geschlossen. Ebenso das Rückschlagventil 55 zwischen dem Rückraum 53 und dem Steuerraum 43.
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Bei einer Öffnungsbewegung des Hauptstufenventils 19 hebt der Hauptstufenventilkörper 27 zusammen mit der elastischen Scheibe 59 von der Ventilsitzfläche 39 ab. Der hydraulische Druck an der elastischen Scheibe 59 unterstützt den permanenten Kontakt zwischen den beiden Bauteilen.
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Wird über das Vorstufenventil 17 eine Schließposition des Hauptstufenventils 19 vorgegeben, dann wirkt das Voröffnungsventil 57 in der vereinfachten Variante nach 1 am Hauptstufenventilkörper 27 ebenfalls abfedernd.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 3
- Zylinder
- 5
- Arbeitsraum
- 7
- Arbeitsraum
- 9
- Dämpfventilgehäuse
- 11
- Aktuator
- 13
- Magnetspule
- 15
- Vorstufenventilkörper
- 17
- Vorstufenventil
- 19
- Hauptstufenventil
- 21
- Ventil
- 23
- Druckbeaufschlagte Fläche
- 25
- Druckbeaufschlagte Fläche
- 27
- Hauptstufenventilkörper
- 29
- Hauptstufenventilfeder
- 31
- Ventilsitzring
- 35
- erste Anströmöffnung
- 39
- Ventilsitzfläche
- 41
- Einlasskanal
- 43
- Steuerraum
- 45
- Rückschlagventil
- 47
- Einlasskanal
- 49
- zweite Anströmöffnung
- 51
- Abflussquerschnitt
- 53
- Rückraum
- 55
- zweites Rückschlagventil
- 57
- Voröffnungsventil
- 59
- elastische Scheibe
- 61
- äußere druckbeaufschlagte Fläche
- 63
- innere druckbeaufschlagte Fläche
- 65
- Abstützfläche
- 67
- Ventileinsatz
- 69
- Ringsteg
- 71
- Freiraum
- 73
- Zentriervorsprung
- 75
- Zentrieröffnung
- 77
- zusätzliche Öffnung
- 79
- Befestigungsfläche
- 81
- Befestigungsmittel
- 83
- Rückschlagventilscheibe
- 85
- Bypasskanal
- 87
- Rückschlagventil
- 89
- Ringkanal
- 91
- Ventilkörper
