DE102021201440A1 - Damping valve device with progressive damping force characteristic - Google Patents
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Abstract
Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Drosselstelle in Verbindung mit einem Ventilelement, das in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich das Ventilelement als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb einer Ringnut eines Ventilträgers in Schließrichtung bewegt, wobei die Ringnut als ein Druckraum mit zwei Durchströmungsrichtungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung und mindestens eine Abströmöffnung aufweist, wobei das Ventilelement in Richtung einer die Drosselstelle bildende Strömungsleitfläche eine Mantelfläche aufweist, die ein ringförmiges radial vorstehendes Drosselprofil aufweist.Damping valve device for a vibration damper, comprising a throttling point in connection with a valve element which, depending on the flow rate of a damping medium within the throttling point, can be converted from an open position into a throttling position, the valve element changing in diameter as a ring element with an increasing flow rate of the damping medium inside an annular groove of a valve carrier in the closing direction, the annular groove being designed as a pressure chamber with two flow directions, which has at least one inflow opening and at least one outflow opening, the valve element having a lateral surface in the direction of a flow guide surface forming the throttle point, which has an annular, radially projecting throttle profile having.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennlinie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a damping valve device with a progressive damping force characteristic according to the preamble of
Die
Die Drosselstelle und das Dämpfventil sind hydraulisch in Reihe angeordnet, wobei der Ventilkörper als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt eingehalten wird.The throttling point and the damping valve are arranged hydraulically in series, with the valve body being designed as a ring element with variable diameter, which executes a radial closing movement in the direction of a flow control surface, in which a defined minimum passage cross section is maintained.
In der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Dämpfkraftverhalten und insbesondere das Reaktionsverhalten auf sich ändernde Anströmverhältnisse der und das Dämpfventileinrichtung zu verbessern.The object of the present invention is to improve the damping force behavior and in particular the reaction behavior to changing inflow conditions of the and the damping valve device.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ringnut als ein Druckraum mit zwei Durchströmungsrichtungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung und mindestens eine Abströmöffnung aufweist, wobei das Ventilelement in Richtung einer die Drosselstelle bildende Strömungsleitfläche eine Mantelfläche aufweist, die ein ringförmiges radial vorstehendes Drosselprofil aufweist.The object is achieved in that the annular groove is designed as a pressure chamber with two flow directions, which has at least one inflow opening and at least one outflow opening, the valve element having a lateral surface in the direction of a flow guide surface forming the throttle point, which has an annular, radially projecting throttle profile.
Die Begrenzung der räumlichen Ausgestaltung des Flächenbereichs an dem Ventilelement für die Drosselstelle verbessert signifikant das Ansprechverhalten im Vergleich zu einer Mantelfläche, die über ihre axiale Höhe einen konstanten Durchmesser aufweist.Limiting the spatial configuration of the surface area on the valve element for the throttle point significantly improves the response behavior compared to a lateral surface that has a constant diameter over its axial height.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Drosselprofil axial zwischen einem Hochdruckflächenbereich der Mantelfläche und einer Niederdruckflächenbereich der Mantelfläche ausgeführt, wobei über das Verhältnis der Hochdruckflächenbereich/Niederdruckflächenbereich das Schließverhalten des Ventilelements einstellbar ist. Durch einen einfachen Austausch des Ventilelements kann bei einer ansonsten standardisierten Dämpfventileinrichtung eine deutliche Kennlinienvarianz erreicht werden.In a further advantageous embodiment, the throttle profile is configured axially between a high-pressure surface area of the lateral surface and a low-pressure surface area of the lateral surface, with the closing behavior of the valve element being adjustable via the ratio of the high-pressure surface area/low-pressure surface area. By simply exchanging the valve element, a significant characteristic curve variance can be achieved in an otherwise standardized damping valve device.
Eine besonders einfache Bauweise, insbesondere die die Bauteilanzahl reduziert, sieht vor, dass das ringförmige Drosselprofil von einem zum Ventilelement separaten Ringelement gebildet wird. Bei der Montage wird das Ringelement axial zum Ventilelement positioniert. Dabei kann das Ringelement z. B. durch eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Ventilelement verbunden werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Ringelement eine radiale Vorspannung aufweist, über die eine kraftschlüssige Verbindung erzeugt wird.A particularly simple construction, in particular one that reduces the number of components, provides that the annular throttle profile is formed by an annular element that is separate from the valve element. During assembly, the ring element is positioned axially to the valve element. The ring element z. B. be connected by a material connection with the valve element. Alternatively, there is the possibility that the ring element has a radial preload, via which a non-positive connection is produced.
Insbesondere bei einer Dämpfventileinrichtung, die zwei Durchströmungsrichtungen aufweist, ist es vorteilhaft, wenn das Ringelement zum Ventilelement axial beweglich gelagert ist.In particular in the case of a damping valve device which has two flow directions, it is advantageous if the annular element is mounted such that it can move axially with respect to the valve element.
Im Hinblick auf eine definierte Ausgangsposition, die das Ringelement zum Ventilelement einnehmen soll, ist es vorteilhaft, wenn das Ringelement von mindestens einer Rückstellfeder in eine definierte axiale Position zu dem Ventilelement vorgespannt wird.With regard to a defined starting position that the ring element is to assume in relation to the valve element, it is advantageous if the ring element is pretensioned by at least one return spring into a defined axial position in relation to the valve element.
Eine besonders einfache Bauform zeichnet sich dadurch aus, dass das Ventilelement die Rückstellfeder trägt. Die Komponenten Ventilelement, Ringelement und Rückstellfeder können unabhängig von den weiteren Bauteilen der Dämpfventileinrichtung vormontiert werden.A particularly simple design is characterized in that the valve element carries the return spring. The components valve element, ring element and return spring can be preassembled independently of the other components of the damping valve device.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist funktional zwischen dem Ringelement und dem Ventilelement mindestens ein Anschlag ausgeführt, der die axiale Beweglichkeit des Ringelements beschränkt.According to an advantageous dependent claim, at least one stop is functionally implemented between the ring element and the valve element, which limits the axial mobility of the ring element.
Je nach Baugröße der Komponenten kann der Anschlag von dem Ventilelement oder dem Ventilträger gebildet werden.Depending on the size of the components, the stop can be formed by the valve element or the valve carrier.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das axialbewegliche Ringelement mit dem Ventilträger ein Rückschlagventil zur richtungsabhängigen Steuerung mindestens einer der Anströmöffnungen des Druckraums bildet.Furthermore, there is the possibility that the axially movable ring element forms a check valve with the valve carrier for the direction-dependent control of at least one of the inflow openings of the pressure chamber.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
-
1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung -
2 Detaildarstellung der Dämpfventileinrichtung nach1 -
3 u . 4 Alternativvarianten zur Dämpfventileinrichtung nach1 -
5 Dämpfkraftkennlinie der Dämpfventileinrichtungen nach den1 bis4
-
1 Section of a vibration damper in the area of the damping valve device -
2 Detailed view of thedamping valve device 1 -
3 & . 4 alternative variants for thedamping valve device 1 -
5 Damping force characteristic of the damping valve devices according to the1 until4
Die
Der Dämpfventilkörper 7 unterteilt einen Zylinder 11 des Schwingungsdämpfers in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 7 sind Durchtrittskanäle 17; 19 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.The
Ein Ventilträger 25 der Dämpfventileinrichtung 1 ist beispielhaft direkt an der Kolbenstange 9 fixiert. Der Ventilträger 25 weist eine umlaufende Ringnut 27 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement 29 geführt ist. Dieses Ventilelement 29 ist radial beweglich oder radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 31 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ventilelement 29 bildet mit einer Innenwandung des Zylinders 11 die Drosselstelle 31, wobei die Innenwandung eine Strömungsleitfläche 35 darstellt.A
Das Ventilelement 29 ist mit einer Rückstellfeder 33 bestückt, wie z- B. in der
Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 1m/s, ist die Drosselstelle 31 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 41; 43 ab. Die Abhubbewegung wird jeweils von einer Stützscheibe 45; 47 begrenzt.At a piston rod speed in a first operating range, e.g. B. less than 1m / s, the
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 Ventilelement 29 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 35 aus. Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der als Ringspalt geformten Drosselstelle 31 bildet sich ein Unterdruck, der zu einer radialen Aufweitung des Ventilelements 29 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle auftreten kann, wird ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt z.B. von der Rückstellfeder 33 eingehalten. Alternativ kann das Ventilelement 29 eine äußere Profilierung aufweisen, die an der Strömungsleitfläche anliegen kann oder aber der Ventilträger 25 verfügt über einen radialen Anschlag zur Begrenzung der Aufweitbewegung des Ventilelements 29.In a second operating range with a piston rod speed that is greater than the limit speed of the first operating range, i.e. greater than the 1m/s specified as an example, the
Die
Zur Unterstützung der Unterdrucksituation weist das Ventilelement 29 in Richtung der die Drosselstelle 31 bildende Strömungsleitfläche 35 auf der Mantelfläche 37, ein ringförmiges radial vorstehendes Drosselprofil 63 auf. In der
Das Drosselprofil 63 ist axial zwischen einem Hochdruckflächenbereich 65 der Mantelfläche 37 und einem Niederdruckflächenbereich 67 der Mantelfläche 37 ausgeführt. Der Hochdruckflächenbereich 65 befindet sich in Strömungsrichtung vor dem Drosselprofil 63 und der Niederdruckflächenbereich 67 in Strömungsrichtung hinter dem Drosselprofil 63. Bei einer wechselseitigen Anströmung wechseln auch die Funktionsbereiche, d. h. der Hochdruckflächenbereich für eine Strömungsrichtung wird zum Niederdruckflächenbereich bei entgegengesetzter Strömungsrichtung.The
Grundsätzlich kann man das Ventilelement 29 hinsichtlich der Anordnung des Drosselprofils 63 auf der äußeren Mantelfläche 37 symmetrisch ausführen, um z. B. eine beliebige Einbaurichtung des Ventilelements 29 innerhalb der Ringnut 27 erreichen zu können. Man kann die axiale Ausrichtung des Drosselprofils 63 zielgerichtet vornehmen, um über das Verhältnis der Hochdruckflächenbereich/Niederdruckflächenbereich das Schließverhalten des Ventilelements 29 einzustellen.In principle, the
Bei einer definierten Strömungsgeschwindigkeit stellt sich in der Drosselstelle 31 ein Unterdruck ein, der zu einer Aufweitbewegung des Ventilelements 29 führt. Dabei spielt für die Aufweitbewegung neben dem Druckniveau auch die axiale Erstreckung des Drosselprofils 63 eine Rolle. Die axiale Lage des Drosselprofils 63 auf der äußeren Mantelfläche 37 verändert aber nicht die Größe der Aufweitkraft ausgehend von dem Unterdruckniveau.At a defined flow rate, a negative pressure occurs in the
Der Hochdruckflächenbereich 65 der Mantelfläche 37 erstreckt sich von einer Deckseite 69 des Ventilelements 29 bis zu einer der Strömungsrichtung entgegengerichteten Deckseite 71 des Drosselprofils 63. Das Drosselprofil 63 kann einstückig mit dem Ventilelement 27 ausgeführt sein, oder wie in
Auf das Ventilelement 29 stellt sich eine resultierende Druckkraft ein, die sich aus dem Druck innerhalb des Druckraums 57 zuzüglich dem Unterdruckniveau innerhalb der Drosselstelle 31 abzüglich dem Hochdruck auf den Hochdruckflächenbereich 65 und abzüglich dem Niederdruck auf den Niederdruckflächenbereich 67 ergibt. Je nach axialer Lage des Drosselquerschnitts 63 auf der äußeren Mantelfläche 37 verändern sich die relativen Anteile des Hochdruckflächenbereichs 65 und des Niederdruckflächenbereichs 67. Folglich ändert sich damit auch die Aufweitkraft relativ zum Druckniveau insgesamt. Darüber kann der Einsatzpunkt der Dämpfventileinrichtung 1 gewählt werden.A resultant compressive force is applied to the
Bei einem einstückigen Ventilelement 29 mit Drosselprofil 63 besteht immer ein konstantes Verhältnis von Hochdruckflächenbereich/Niederdruckflächenbereich. Eine Ausführung des Ventilelements mit einem separaten Ringelement 73 für das Drosselprofil 63 ermöglicht die individuelle Einstellung der Dämpfventileinrichtung 1 bei der Montage des Ringelements 73 auf dem Ventilelement 29.With a one-
In der Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach
Über die Rückstellfedern 77; 79 kann zusätzlich die Reaktionszeit des Ringelements 73 auf eine Druckänderung eingestellt werden. Darüber kann man insgesamt eine Frequenzabhängigkeit der Dämpfventileinrichtung 1 einstellen. Große Druckspitzen würden bei einer geringen Federkraft zu einer schnellen Verschiebebewegung des Ringelements 73 führen, das wiederum eine Reduktion der möglichen Aufweitkraft bedeuten würde, da ein großer Hochdruckflächenbereich tendenziell eine kleinere Aufweitkraft nach sich zieht.About the return springs 77; 79, the reaction time of the
In der Ausführung der Dämpfventileinrichtung nach der
Damit bildet das Ringelement 73 mit dem Ventilträger 25, insbesondere mit den Ringnutseitenflächen 51; 53 ein Rückschlagventil 89; 91 zur richtungsabhängigen Steuerung mindestens einer der Anströmöffnungen 59; 61 des Druckraums 57. Wenn das Dämpfmedium über die Anschlussöffnung 59 an der Deckseite 53 in den Druckraum 57 einströmt, dann bewegt sich das Ringelement 73 zur gegenüberliegenden Ringnutseitenfläche 51. Der Querschnitt des radialen Kanals 85 bestimmt dann einen Austrittsquerschnitt für das Dämpfmedium in Richtung des Niederdruckniveaus. Grundsätzlich ist es für den Druckaufbau im Druckraum 57 vorteilhaft, wenn der Zuströmquerschnitt in den Druckraum 57 größer ist als der Abströmquerschnitt. Diese Regel wird mit der Dimensionierung des radialen Kanals 85 im Verhältnis zur Anschlussöffnung eingehalten.Thus, the
Beide Deckseiten 71 des Ringelements 73 sind mit radialen Kanälen 85; 87 ausgeführt. Wenn Randbedingungen es erfordern, dann kann man eine Anschlussöffnung durch eine der Ringnutseitenflächen und eine Anschlussöffnung im Ventilelement ausführen. Dann sollte die Anschlussöffnung in der Ringnutseitenwand jedoch kleiner sein als die Anschlussöffnung im Ventilelement 29 und der radiale Kanal, der mit der einzigen Anschlussöffnung im Ventilelement 29 zusammenwirkt, sollte wiederum kleiner sein als die Anschlussöffnung in der Ringnutseitenwand. Damit hätte man dann ein einfaches Rückschlagventil 89, dass z. B. von der Ringnutseitenwand 51, dem radialen Kanal 85 und der Anschlussöffnung 61 gebildet wird. In der vorliegenden
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Dämpfventileinrichtungdamping valve device
- 33
- Schwingungsdämpfervibration damper
- 55
- erstes Dämpfventilfirst damping valve
- 77
- Dämpfventilkörperdampening valve body
- 99
- Kolbenstangepiston rod
- 1111
- Zylindercylinder
- 1313
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraumworking space on the piston rod side
- 1515
- kolbenstangenferner Arbeitsraumworking space away from the piston rod
- 1717
- Durchtrittskanälepassage channels
- 1919
- Durchtrittskanälepassage channels
- 2121
- Ventilscheibevalve disc
- 2323
- Ventilscheibevalve disc
- 2525
- Ventilträgervalve carrier
- 2727
- Ringnutring groove
- 2929
- Ventilelementvalve element
- 3131
- Drosselstellethrottle point
- 3333
- Rückstellfederreturn spring
- 3535
- Strömungsleitflächeflow control surface
- 3737
- äußere Mantelfläche des Ventilelementsouter surface of the valve element
- 3939
- Drosselquerschnittthrottle cross-section
- 4141
- Ventilsitzflächenvalve seating surfaces
- 4343
- Ventilsitzflächenvalve seating surfaces
- 4545
- Stützscheibesupport washer
- 4747
- Stützscheibesupport washer
- 4949
- innere Mantelfläche des Ventilelementsinner lateral surface of the valve element
- 5151
- Ringnutseitenflächering groove side face
- 5353
- Ringnutseitenflächering groove side face
- 5555
- Ringnutgrundflächering groove footprint
- 5757
- Druckraumpressure room
- 5959
- Zuströmöffnunginflow opening
- 6161
- Abströmöffnungoutflow opening
- 6363
- Drosselprofilthrottle profile
- 6565
- Hochdruckflächenbereichhigh pressure surface area
- 6767
- Niederdruckflächenbereichlow pressure area
- 6969
- Deckseitecover page
- 7171
- Deckseitecover page
- 7373
- Ringelementring element
- 7575
- zweite Deckseite des Ventilelementssecond cover side of the valve element
- 7777
- Rückstellfederreturn spring
- 7979
- Rückstellfederreturn spring
- 8181
- Anschlagattack
- 8383
- Anschlagattack
- 8585
- radialer Kanalradial canal
- 8787
- radialer Kanalradial canal
- 8989
- Rückschlagventilcheck valve
- 9191
- Rückschlagventilcheck valve
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102019212966 A1 [0004]DE 102019212966 A1 [0004]
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2022
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