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Die Erfindung betrifft eine Drosselstelle gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2016 210 790 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer bekannt, bei der die Dämpfkraftcharakteristik von einer Drosselstelle in Verbindung mit einem ringförmigen Ventilkörper beeinflusst wird, der in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich der ringförmige Ventilkörper mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb einer Ringnut radial in Schließrichtung auf eine Strömungsleitfläche zu bewegt, bis ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt erreicht ist.
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In der
DE 10 2016 210 790 A1 ist als Ventilkörper ein elastischer mit einem einzigen Schlitz versehener Ring vorgesehen. Die für die radiale Aufweitung notwendige Kraft beeinflusst wesentlich die Reaktionsfähigkeit der Dämpfventileinrichtung.
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In der älteren
DE 10 2019 215 562 A1 verfügt der ringförmige Ventilkörper über ein Drehgelenk zwischen beweglichen Schenkeln. Bei dieser Bauform bestimmt ganz wesentlich eine ringförmige Rückstellfeder die Reaktionsfähigkeit der Dämpfventileinrichtung, jedoch liegt im Verglich zu einem einfach geschlitzten Ventilkörper ein Kostennachteil vor.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen kostengünstigen dauerhaltbaren Ventilkörper für eine Dämpfventileinrichtung zu realisieren.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Ventilkörper mindestens zwei durch radial verlaufende Schlitze getrennte Segmente umfasst, wobei einander gerichtete Stirnflächen der Segmente beidseitig mit einem Führungsprofil versehen sind.
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Die Führungsprofile sorgen dafür, dass bei einer Durchmesseränderung eine definierte Relativbewegung zwischen den Segmenten vorliegt. Damit ist ausgeschlossen, dass der Ventilkörper übermäßig belastet oder sogar zerstört wird.
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Bevorzugt weist das Führungsprofil in der Ebene der Arbeitsrichtung des Ventilkörpers eine Pfeilform auf. Die Pfeilform lässt in der Pfeilrichtung mit wenig Kraftaufwand eine Relativbewegung der Segmente zueinander zu. Radial zu dem Führungsprofil besteht eine deutliche Abstützung, so dass die Segmente stets geführt sind.
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Im Hinblick auf eine einfache technische Umsetzung der Erfindung ist die Pfeilform in Umfangsrichtung ausgerichtet. Dadurch lässt sich der Ventilring sehr einfach herstellen.
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Insbesondere im Hinblick einer spritztechnischen Herstellung des Ventilrings sind die Führungsprofile der einzelnen Segmente punktsymmetrisch zum Mittelpunkt des Ventilkörpers ausgeführt. Basierend auf einem einzigen Muster kann durch die Kombination mehrerer Segmente ein Ventilkörper zusammengestellt werden.
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Damit eine möglichst optimale Leckagefunktion gegeben ist, ist ein Wendepunkt des Führungsprofils, insbesondere eine Pfeilspitze, auf einem Teilkreis ausgeführt, dessen Durchmesser kleiner ist als ein Außendurchmesser der Ringnut des Ventilträgers.
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Bevorzugt werden die Segmente von einem umlaufenden Federelement zusammengehalten. Dadurch kann das Führungsprofil ausschließlich auf die Abstützfunktion benachbarter Segmente abgestimmt werden. Es sind am Ventilkörper keine Flächenbereiche für eine Verrastung zwischen den Segmenten notwendig.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Dämpfventileinrichtung in einem Schwingungsdämpfer
- 2 Drosselstelle nach 1 in einer Detaildarstellung
- 3 Draufsicht auf den ringförmigen Ventilkörper nach 2
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Die 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise dargestellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Die Dämpfventileinrichtung 1 umfasst bevorzugt 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 einen Ventilträger 29, der direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite des Ventilträgers 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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Der Ventilträger 29 weist eine umlaufende Nut 33 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilkörper 35 geführt ist. Dieser Ventilkörper 35 ist radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Der Ventilkörper 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. Des Weiteren ist auch ein Dämpfventil 5 im Kolben 7 zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich
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Außenseitig trägt der Ventilkörper 35 ein umlaufendes Federelement in einer Funktion als Rückstellfeder 41, z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings. Zwischen der Innenwandung 39 und einer äußere Mantelfläche 43 des Ventilkörpers 35 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 45 vor, der eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt.
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Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 1 m/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 der Ventilkörper 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 Ventilkörpers 35 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle 37 auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von der Rückstellfeder 41 eingehalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Ventilkörper auf seiner Mantelfläche 43 eine axial verlaufende aufweisen, wodurch bei Anlage des Ventilkörpers an der Innenwandung ebenfalls ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt erreicht wird.
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In der 2 ist die Drosselstelle 37 als Komponente vergrößert dargestellt. Darin ist erkennbar, dass zwischen einer Seitenwand 55 der Ringnut 33 des Ventilträgers 29 und einer Deckfläche 57 des Ventilkörpers 35 ein reibungsoptimierter Kontaktbereich 59 vorliegt. Das Ziel bei dieser optionalen Ausführungsform besteht darin, einen großflächigen Kontakt zu vermeiden. Deshalb liegt im Kontaktbereich 59 eine Linienberührung zwischen der Seitenwand 55 und der Deckfläche 57 vor. In der 2 ist dafür ein zwischen der Seitenwand 55 und einer Nutgrundfläche 61 eingeschlossener Winkel α kleiner als 90°. Am Innendurchmesser des Ringelements 35 ist in Richtung eines Druckraums 63 eine schrägverlaufende Profilierung 65 ausgeführt, die bei einer Anströmung des Druckraums 63 ausgehend vom Arbeitsraum 13 über eine Anschlussöffnung 67 in einer Seitenwand 69 des Ventilträgers 29 zu einer Radialkraftkomponente und einer geringen Axialkraftkomponente auf den Ventilkörper 35 führt. Diese Axialkraftkomponente drückt den Ventilkörper 35 in Richtung der gegenüberliegende Seitenwand 55, jedoch kommt es zu keinem vollflächigen Kontakt mit dieser Seitenwand 55, sondern nur mit einer Vorderkante 71 der Seitenwand 55. Auch diese Ausgestaltung des Druckraums 63 bzgl. der Seitenwand 55 ist optional und keinesfalls zwingend.
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Die 3 zeigt den Ventilkörper 35 in der Draufsicht. In der Draufsicht ist erkennbar, dass der Ventilkörper 35 mindestens zwei durch radial verlaufende Schlitze 73 getrennte Segmente 35A- 35D umfasst, wobei einander gerichtete Stirnflächen der Segmente 35A -35D beidseitig mit einem Führungsprofil 75 versehen sind. Die Schlitze 73 vereinfachen die radialen Durchmesserveränderungen des Ventilkörper 35, wobei insbesondere die radial äußeren Bereiche 77 des Führungsprofils bei einer Durchmessererweiterung des Ventilkörpers 35 in Kontakt bleiben und damit Leckströme aus dem Druckraum 63 minimiert sind.
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Das Führungsprofil 75 weist in der Ebene der Arbeitsrichtung des Ventilkörpers eine Pfeilform auf. Dabei kann das Führungsprofil 75 auch ausgerundet sein, um den Kontakt bei einer Durchmesseränderung des Ventilrings 35 noch besser halten zu können. Über die Pfeilform zentrieren sich die beiden benachbarten Segmente unter der Wirkung der nach radial innen gerichteten Kraft der Rückstellfeder 41, die dadurch dauerhaft in ihrer Hohlkehle gehalten wird und insgesamt die Segmente 35A -35D zusammenhält.
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In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Ventilring 35 aus vier Segmenten. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf eine Segmentierung beschränkt. Man kann z. B. auch zwei, drei oder auch mehr als vier Segmente vorsehen, insbesondere bei größeren Ventilkörperdurchmessern.
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Die Zentrierfunktion der Segmente 35A -35D wird durch die Pfeilform in Umfangsrichtung gesteigert. Diese Ausgestaltung vereinfacht auch die Montage des Ventilrings in der Ringnut 33.
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Die Führungsprofile 75 der einzelnen Segmente 35A 35D sind punktsymmetrisch zum Mittelpunkt 79 des Ventilkörpers 35 ausgeführt. Folglich sind die Segmente 35A - 35D spritztechnisch separat herstellbar, so dass keine Schnittkante und keine Gratbildung an den Flächen der Führungsprofile 75 auftreten. Ein vollständiger Ventilring 35 basiert auf einer einzigen Bauform eines Segments. Es gibt kein linkes und rechtes Segment.
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Die 2 zeigt, dass die Ringnut 33 von der Seitenwand 55 des Ventilträgers 29 begrenzt wird. Ein Wendepunkt 81 des Führungsprofils, insbesondere eine Pfeilspitze, ist auf einem Teilkreis 83 ausgeführt, dessen Durchmesser kleiner ist als ein Außendurchmesser bzw. eine Vorderkante 71 an der Ringnut 33 des Ventilträgers 29. Damit wird ein bezogen auf die Pfeilspitze innerer Bereich 85 des Führungsprofils 75 von der Seitenwand 55 abgedeckt und gestützt, so dass durch diesen Längenabschnitt kein Dämpfmedium hydraulisch parallel zur Drosselstelle 37 aus über den Druckraum 63 in Richtung des Arbeitsraums 13 entweichen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 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
- Ventilträger
- 31
- Elastomerelement
- 33
- Ringnut
- 35
- Ventilkörper
- 35A
- Segment
- 35B
- Segment
- 35C
- Segment
- 35D
- Segment
- 37
- Drosselstelle
- 39
- Innenwandung
- 41
- Federelement
- 43
- Mantelfläche
- 45
- Drosselquerschnitt
- 47
- Ventilsitzfläche
- 49
- Ventilsitzfläche
- 51
- Stützscheibe
- 53
- Stützscheibe
- 55
- Seitenwand
- 57
- Deckfläche
- 59
- Kontaktbereich
- 61
- Nutgrundfläche
- 63
- Druckraum
- 65
- Profilierung
- 67
- Anschlussöffnung
- 69
- Seitenwand
- 71
- Vorderkante
- 73
- Schlitz
- 75
- Führungsprofil
- 77
- äußerer Bereich des Führungsprofils
- 79
- Mittelpunkt
- 81
- Wendepunkt
- 83
- Teilkreis
- 85
- innerer Bereich des Führungsprofils
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016210790 A1 [0002, 0003]
- DE 102019215562 A1 [0004]
