DE102021211165A1

DE102021211165A1 - Ventilanordnung für einen Schwingungsdämpfer sowie Schwingungsdämpfer mit der Ventilanordnung

Info

Publication number: DE102021211165A1
Application number: DE102021211165.3A
Authority: DE
Inventors: Björn Andre; Steffen Siegler; Manuel TREUBERT; Ralf Hopfengart
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-06
Also published as: CN118103615A; WO2023057275A1

Abstract

Es wird eine Ventilanordnung 4 für einen Schwingungsdämpfer 1, mit einem Hauptventil 7, wobei das Hauptventil 7 einen Hauptventilkörper 10 und mindestens eine Hauptventilscheibe 11, 12 zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Hauptvolumenstroms I aufweist, mit einem zugseitigen und einem druckseitigen Zusatzventil 8, 9, wobei das zugseitige Zusatzventil 8 einen zugseitigen Zusatzventilkörper 13 sowie mindestens eine zugseitige Ventilscheibe 14 zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Nebenvolumenstroms II auf einer Zugseite aufweist und wobei das druckseitige Zusatzventil 9 einen druckseitigen Zusatzventilkörper 15 sowie mindestens eine druckseitige Ventilscheibe 16 zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms II auf einer Druckseite aufweist, mit einem Trägerabschnitt 5 zur axialfesten Befestigung des Hauptventils 7 und der beiden Zusatzventile 8, 9, wobei der Hauptventilkörper 10 axial zwischen den beiden Zusatzventilkörpern 13, 15 an dem Trägerabschnitt 5 angeordnet ist und einen zugseitigen und einen druckseitigen Arbeitsraum A1, A2 definiert, vorgeschlagen, bei dem das druckseitige Zusatzventil 9 in einer gegenüber dem druckseitigen Arbeitsraum A2 abgekammerten Druckkammer 24 mündet, wobei die Druckkammer 24 in einer axialen Richtung AR durch eine weitere Ventilscheibe 26 zur Beeinflussung des Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms II begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer mit der Ventilanordnung.
Insbesondere im Fahrzeugbereich werden Schwingungsdämpfer meist in Kombination mit einer Federung im Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt. Derartige Schwingungsdämpfer sind üblicherweise durch zwei relativ zueinander bewegliche Dämpferteile gebildet, welche üblicherweise hydraulisch zueinander gedämpft sind. Durch den prinzipiellen Aufbau von hydraulischen Dämpfern wird für die Energiewandlung Bewegungsenergie durch Scherung in Wärme gewandelt, wobei hierbei je nach Ausprägung der Dämpferkennlinie Strömungsgeräusche entstehen können.
Die Druckschrift DE 10 2014 205 855 A1 offenbart eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Hauptventilkörper, einen ersten Zusatzventilkörper und einen zweiten Zusatzventilkörper mit mindestens zwei hydraulisch parallel geschalteten Durchflusskanälen für eine Strömungsrichtung eines Dämpfmediums, wobei Austrittsquerschnitte der mindestens zwei Durchflusskanäle jeweils von mindestens einer Ventilscheibe beeinflusst werden wobei die Ventilkörper auf einem gemeinsamen Träger axial befestigt sind. Der Träger erstreckt sich durch die Ventilkörper hindurch, wobei mindestens einer der Durchflusskanäle am Träger ausgeführt ist. Die Dämpfventileinrichtung weist ein erstes Zusatzventil, umfassend den ersten Zusatzventilkörper und mindestens eine erste Ventilscheibe, und ein zweites Zusatzventil, umfassend den zweiten Zusatzventilkörper und mindestens eine weitere separate Ventilscheibe, auf, welche durch einen gemeinsamen Durchflusskanal miteinander verbunden sind und somit hydraulisch in Reihe geschaltet sind, sodass die Durchflussmenge des durch das zweite Zusatzventil strömenden Dämpfmediums durch das erste Zusatzventil begrenzt ist.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine verringerte Geräuschentwicklung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilanordnung, welche für einen Schwingungsdämpfer ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Ventilanordnung dient vorzugsweise zur Einstellung einer Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers. Insbesondere ist die Ventilanordnung mit einer Kolbenstange des Schwingungsdämpfers bewegungsgekoppelt, sodass die Ventilanordnung bei einer Bewegung der Kolbenstange in Zug- oder Druckrichtung mitbewegt wird.
Die Ventilanordnung weist ein Hauptventil auf, wobei das Hauptventil einen Hauptventilkörper und mindestens oder genau eine Hauptventilscheibe zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Hauptvolumenstroms aufweist. Vorzugsweise weist das Hauptventil mindestens oder genau eine Hauptventilscheibe zur Umsetzung einer Zugstufendämpfung und mindestens oder genau eine weitere Hauptventilscheibe zur Umsetzung einer Druckstufendämpfung auf. Anders formuliert, kann die Dämpfkraft in Zugrichtung durch mindestens eine Hauptventilscheibe und die Dämpfkraft in Druckrichtung durch mindestens eine weitere Hauptventilscheibe beeinflusst und/oder kontrolliert werden.
Insbesondere weist der Hauptventilkörper ein oder mehrere Hauptströmungskanäle auf, wobei die mindestens eine Hauptventilscheibe ausgebildet ist, den freien Öffnungsquerschnitt des Hauptströmungskanals zu ändern und/oder zu begrenzen. Vorzugsweise weist der Hauptventilkörper ein oder mehrere zugseitige Hauptströmungskanäle und ein oder mehrere druckseitige Hauptströmungskanäle auf, wobei bei einer Zugbewegung der Hauptvolumenstrom über den zugseitigen Hauptströmungskanal und bei einer Druckbewegung über den druckseitigen Hauptströmungskanal verläuft. Im Speziellen deckt mindestens eine Hauptventilscheibe den zugseitigen Hauptströmungskanal derart ab, dass der zugseitige Hauptströmungskanal bei der Zugbewegung freigegeben und bei der Druckbewegung geschlossen ist. Im Speziellen deckt mindestens eine Hauptventilscheibe den druckseitigen Hauptströmungskanal derart ab, dass der druckseitige Hauptströmungskanal bei der Druckbewegung freigegeben und bei der Zugbewegung geschlossen ist. Insbesondere sind die Hauptventilscheiben jeweils durch eine Federscheibe gebildet. Im Speziellen können mehrere der Federscheiben zu einem Federscheibenpaket zusammengefasst sein.
Die Ventilanordnung weist ein zugseitiges und ein druckseitiges Zusatzventil auf. Das zugseitige Zusatzventil weist einen zugseitigen Zusatzventilkörper sowie mindestens oder genau eine zugseitige Zusatzventilscheibe auf, welche zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Nebenvolumenstroms auf einer Zugseite ausgebildet und/oder geeignet ist. Das druckseitige Zusatzventil weist einen druckseitigen Zusatzventilkörper sowie mindestens oder genau eine druckseitige Zusatzventilscheibe auf, welche zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms auf einer Druckseite ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere verläuft der Nebenvolumenstrom, vorzugsweise bei einer Zugbewegung, parallel zu dem Hauptvolumenstrom über die beiden Zusatzventile. Bevorzugt sind das druckseitige Zusatzventil und das zugseitige Zusatzventil hydraulisch in Reihe geschaltet sind, sodass die Durchflussmenge des durch das einen Zusatzventil strömenden Dämpferfluids durch das andere Zusatzventil begrenzt ist. Prinzipiell können die zugseitige und/oder die druckseitige Zusatzventilscheibe als eine Federscheibe ausgebildet sein. Alternativ können die zugseitige und/oder die druckseitige Zusatzventilscheibe jedoch auch durch, vorzugsweise starre und/oder unverformbare, Abdeckscheiben gebildet sein.
Die Ventilanordnung weist einen Trägerabschnitt auf, welcher zur axialfesten Befestigung des Hauptventilkörpers und der beiden Zusatzventilkörper ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind der Hauptventilkörper und die beiden Zusatzventilkörper zumindest in axialer Richtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Trägerabschnitt befestigt. Vorzugsweise ist der Trägerabschnitt durch eine Kolbenstange gebildet, welche in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse in mindestens einem Dämpferrohr geführt ist. Bevorzugt definiert die Kolbenstange, vorzugsweise mit ihrer Längsachse, die Hauptachse. Vorzugsweise sind die an dem gemeinsamen Trägerabschnitt festgelegten Ventilkörper durch eine gemeinsame Befestigung axial zumindest mittelbar gegeneinander verspannt.
Der Hauptventilkörper ist axial zwischen den beiden Zusatzventilkörpern an dem Trägerabschnitt angeordnet und definiert einen zugseitigen und einen druckseitigen Arbeitsraum. Vorzugsweise ist der zugseitige Arbeitsraum als ein kolbenstangenseitiger Arbeitsraum und der druckseitige Arbeitsraum als ein kolbenstangenferner Arbeitsraum zu verstehen. Dabei ist das zugseitige Zusatzventil in dem zugseitigen Arbeitsraum (Zugseite) und das druckseitige Zusatzventil in dem druckseitigen Arbeitsraum (Druckseite) angeordnet. Insbesondere ist der Hauptventilkörper in radialer Richtung dichtend an einem Innenumfang des Dämpferrohrs geführt, wobei die beiden Arbeitsräume in Bezug auf die Hauptachse in axialer Richtung durch den Hauptventilkörper und in radialer Richtung durch das Dämpferrohr begrenzt sind. Die beiden Arbeitsräume sind zumindest teilweise oder vollständig mit einem Dämpferfluid, vorzugsweise einer Hydraulikflüssigkeit, befüllt.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das druckseitige Zusatzventil in einer gegenüber des druckseitigen Arbeitsraums abgekammerten Druckkammer mündet. Die Druckkammer hat dabei die Funktion eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder eine Strömungsrichtung des Nebenvolumenstroms zu ändern und/oder einen zusätzlichen Durchflusswiderstand nach dem druckseitigen Zusatzventil zu erzeugen. Die Druckkammer ist dabei als ein die Hauptachse umlaufender Ringraum zu verstehen, welcher gegenüber dem druckseitigen Arbeitsraum abgegrenzt und/oder strömungstechnisch begrenzt ist. Besonders bevorzugt verläuft der Nebenvolumenstrom nach dem druckseitigen Zusatzventil über die Druckkammer in den druckseitigen Arbeitsraum.
Erfindungsgemäß ist die Druckkammer in einer axialen Richtung, insbesondere in der Druckrichtung, in Bezug auf die Hauptachse durch eine weitere Ventilscheibe begrenzt, welche zur Beeinflussung des Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms in den druckseitigen Arbeitsraum ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise hat die weitere Ventilscheibe eine Drossel- und/oder eine Rückschlagfunktion. Die weitere Ventilscheibe ist vorzugsweise durch eine Federscheibe gebildet, welche einen variablen Durchflusswiderstand erzeugt. Insbesondere wird die Federscheibe in Abhängigkeit des Nebenvolumenstroms aufgrund eines in der Druckkammer aufgebauten Fluiddrucks elastisch verformt, um den Durchflusswiderstand zu verändern und/oder einen Öffnungsquerschnitt zu verändern bzw. freizugeben. Alternativ kann die weitere Ventilscheibe jedoch auch durch eine, vorzugsweise starre und/oder unverformbare, Abdeckscheibe gebildet sein, welche einen konstanten Durchflusswiderstand erzeugt.
Somit wird eine Ventilanordnung mit einer mehrstufigen Dämpfkraftkennlinie bereitgestellt, wobei durch einen mehrstufigen Druckabbau des Nebenvolumenstroms die Strömungsgeräusche in allen Dämpfer-Geschwindigkeiten signifikant reduziert werden können. Insbesondere wird durch die Kammerung des Zusatzventils ein zusätzlicher Durchflusswiderstand erzeugt, welcher eine Verringerung der Druckdifferenz zwischen dem austretenden Dämpferfluid aus dem druckseitigen Zusatzventil innerhalb der Druckkammer und zwischen dem Dämpferfluid mit niedrigen Druck innerhalb des druckseitigen Arbeitsraumes bewirkt. Dies erzeugt einen zusätzlichen Druckabbau innerhalb der Druckkammer und reduziert dadurch die Geräuschemission des druckseitigen Zusatzventils.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Zusatzventile durch einen zu dem Hauptströmungskanal hydraulisch parallel geschalteten Nebenströmungskanal strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist der Nebenströmungskanal an dem Trägerabschnitt ausgeführt und/oder durch den Trägerabschnitt mitgebildet. Der Trägerabschnitt kann eine zylindrische Außenform aufweisen, wobei der am Trägerabschnitt ausgeführter Durchflusskanal durch eine partielle Abflachung des Trägerabschnitts realisiert ist. Bei einer Bewegung der Ventilanordnung in einer Zugrichtung verläuft der Nebenvolumenstrom von dem zugseitigen Arbeitsraum über das zugseitige Zusatzventil, den Nebenströmungskanal, über das druckseitige Zusatzventil in die Druckkammer und von der Druckkammer in den druckseitigen Arbeitsraum, wobei die Durchflussmenge des Nebenvolumenstrom durch die weitere Ventilscheibe begrenzt ist. Somit wird ein zusätzlicher Strömungswiderstand für das durch das druckseitige Zusatzventil strömenden Dämpferfluids durch die weitere Ventilscheibe erzeugt. Durch den zusätzlichen Druckabbau können somit die Strömungsgeräusche reduziert werden.
Optional weist die Ventilanordnung mindestens oder genau eine Ausgleichsscheibe zur Einstellung einer Vorspannung der, insbesondere als Federscheibe ausgebildeten, weiteren Ventilscheibe auf, wobei durch die Vorspannung die Durchflussmenge bzw. der Durchflusswiderstand einstellbar ist. Insbesondere kann durch eine Kombination aus Vorspannung und Abdeckscheibenstärke das Geräuschverhalten optimal eingestellt werden. Zudem können durch die Anordnung von ein oder mehreren Ausgleichsscheiben auch Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass der druckseitige Zusatzventilkörper und/oder die druckseitige Zusatzventilscheibe zur Bildung eines radialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom mindestens oder genau einen radialen Abströmungskanal aufweisen, wobei der Nebenvolumenstrom zumindest teilweise über den radialen Abströmungskanal in die Druckkammer verläuft. Insbesondere kann durch den radialen Abströmungskanal ein konstanter Durchfluss von dem Nebenströmungskanal in die Druckkammer sichergestellt werden, wodurch ein Aufziehen des Schwingungsdämpfers per Hand ermöglicht wird. Anders formuliert dient der radiale Abströmungskanal zur Überbrückung der druckseitigen Zusatzventilscheibe bei geringen Geschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers in Zugrichtung und in Druckrichtung. Vorzugsweise kann der radiale Abströmungskanal durch eine in den druckseitigen Zusatzventilkörper eingebrachte Nut, Vertiefung, Einkerbung, Ausschnitt, Bohrung oder dergleichen gebildet sein. Durch die Anordnung des radialen Abströmungskanals im druckseitigen Zusatzventilkörper hat dieser keinen Einfluss auf die Scheibenstärke der druckseitigen Zusatzventilscheibe und somit auf die Dämpfercharakteristik. Alternativ oder optional ergänzend ist der radiale Abströmungskanal durch einen in die druckseitige Zusatzventilscheibe eingebrachten Durchbruch, Ausschnitt, Bohrung, Einprägung oder dergleichen gebildet. Durch die Anordnung des radialen Abströmungskanals in der druckseitigen Zusatzventilscheibe, kann eine definierte Auswahl von Ventilscheiben aus dem bestehenden Ventilbaukasten verwendet werden.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Hauptventilkörper auf der Druckseite und/oder die druckseitige Hauptventilscheibe zur Bildung eines radialen Strömungsweges für den Hauptvolumenstrom den mindestens oder genau einen radialen Abströmungskanal aufweisen, wobei der Hauptvolumenstrom bei einer Zugbewegung zumindest teilweise über den radialen Abströmungskanal in den druckseitigen Arbeitsraum verläuft. Somit kann ein Aufziehen der Kolbenstange per Hand durch einen konstanten Durchfluss von dem zugseitigen in den druckseitigen Arbeitsraum über das Hauptventil gewährleistet werden.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Druckkammer in einer radialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse durch einen Zylindermantelabschnitt begrenzt ist. Der Zylindermantelabschnitt weist dabei an seiner axialen Stirnseite eine umlaufende Ventilsitzfläche zur Anlage der weiteren Ventilscheibe auf. Insbesondere ist der Zylindermantelabschnitt in Bezug auf die Hauptachse koaxial in dem druckseitigen Arbeitsraum angeordnet und grenzt die Druckkammer innerhalb des druckseitigen Arbeitsraums umlaufend ab. Die weitere Ventilscheibe liegt insbesondere in einem Ruhezustand des Schwindungsdämpfers vorzugsweise randseitig und/oder umlaufend an der Ventilsitzfläche an.
In einer optionalen Umsetzung ist vorgesehen, dass die Druckkammer über mindestens einen axialen Abströmungskanal zur Bildung eines axialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom strömungstechnisch mit dem druckseitigen Arbeitsraum verbunden ist. Insbesondere verläuft der Nebenvolumenstrom in axialer Richtung zumindest teilweise über den axialen Abströmungskanal in den druckseitigen Arbeitsraum. Vorzugsweise weist die weitere Ventilscheibe und/oder der Zylindermantelabschnitt den mindestens einen axialen Abströmungskanal auf. Durch den axialen Abströmungskanal kann ein konstanter Durchfluss von der Druckkammer in den druckseitigen Arbeitsraum sichergestellt werden, wodurch ein Aufziehen des Schwingungsdämpfers per Hand ermöglicht wird. Anders formuliert dient der axiale Abströmungskanal zur Überbrückung der weiteren Ventilscheibe bei geringen Geschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers in Zugrichtung. Vorzugsweise kann der axiale Abströmungskanal durch einen in die weitere Ventilscheibe und/oder den Zylindermantelabschnitt eingebrachten Durchbruch, Bohrung, Ausschnitt oder dergleichen ausgebildet sein. Durch den axialen Abströmungskanal wird eine auf das Dämpferrohr gerichtete Strömung verhindert und dadurch eine Schwingungsanregung des Dämpferrohrs reduziert. Durch den zusätzlichen Druckabbau können somit die Strömungsgeräusche weiter reduziert werden.
In einer weiteren optionalen oder alternativen Umsetzung ist vorgesehen, dass die Druckkammer über mindestens oder genau einen weiteren radialen Abströmungskanal zur Bildung eines radialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom strömungstechnisch mit dem druckseitigen Arbeitsraum verbunden ist. Insbesondere verläuft der Nebenvolumenstrom in radialer Richtung zumindest teilweise über den weiteren radialen Abströmungskanal in den druckseitigen Arbeitsraum. Vorzugsweise weist die weitere Ventilscheibe und/oder der Zylindermantelabschnitt den weiteren radialen Abströmungskanal auf. Der weitere radiale Abströmungskanal kann alternativ oder optional ergänzend zu dem axialen Abströmungskanal in der weiteren Ventilscheibe oder dem Zylindermantelabschnitt angeordnet sein. Durch den weiteren radialen Abströmungskanal kann ein konstanter Durchfluss von der Druckkammer in den druckseitigen Arbeitsraum sichergestellt werden, wodurch ein Aufziehen des Schwingungsdämpfers per Hand ermöglicht wird. Anders formuliert dient der weitere radiale Abströmungskanal zur Überbrückung der weiteren Ventilscheibe bei geringen Geschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers in Zugrichtung. Vorzugsweise kann der weitere radiale Abströmungskanal durch eine in die weitere Ventilscheibe und/oder in den Zylindermantelabschnitt, insbesondere die Ventilsitzfläche eingebrachte Nut, Vertiefung, Einkerbung, Ausschnitt, Bohrung oder dergleichen gebildet sein. Durch den weiteren radialen Abströmungskanal kann eine zusätzliche Umlenkung der Strömungsrichtung des Nebenvolumenstroms, z.B. um 90 Grad, und somit eine Steigerung des Strömungsverlustbeiwertes umgesetzt werden. Durch den zusätzlichen Druckabbau können somit die Strömungsgeräusche weiter reduziert werden. Weiterhin kann eine einfache Bauteilfertigung realisiert werden. Zudem ist durch den gebrochenen Berührkreis der Ventilsitzfläche ein Aufziehen des Schwingungsdämpfers von Hand in der Fahrzeugendmontage möglich.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass innerhalb der Druckkammer zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper und dem Zylindermantelabschnitt ein umlaufender Ringgraben gebildet ist, wobei eine Strömungsrichtung des Nebenvolumenstrom innerhalb der Druckkammer durch den Ringgraben umgelenkt wird. Vorzugsweise weist der Ringgraben einen konstanten Querschnittsverlauf und/oder eine konstante radiale Breite auf. Bevorzugt ist der Ringgraben in radialer Richtung einerseits durch eine Außenumfangsfläche des druckseitigen Zusatzventilkörpers und anderseits durch eine Innenmantelfläche des Zylinderabschnitts begrenzt. Vorzugsweise kann durch den Ringgraben eine bewusste Umlenkung des Nebenvolumenstroms nach dem druckseitigen Zusatzventil umgesetzt werden, um den Ölstrom zu beruhigen und den Strömungsverlustbeiwert zu steigern. Durch den zusätzlichen Druckabbau können somit die Strömungsgeräusche weiter reduziert werden. Weiterhin dient der Ringgraben zur optimalen Verteilung des Dämpferfluids innerhalb der Druckkammer.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest eine Innenkante des Zylindermantelabschnitts eine Abrundung aufweist. Insbesondere schließt sich die Ventilsitzfläche zumindest innerhalb der Druckkammer über die Abrundung an die Innenmantelfläche des Zylindermantelabschnitts an. Insbesondere ist die Abrundung durch einen Radius gebildet. Alternativ kann die Innenkante des Zylindermantelabschnitts jedoch auch eine Fase aufweisen. Optional kann eine Außenkante des Zylindermantelabschnitts eine weitere Abrundung oder eine weitere Fase aufweisen. Durch die Abrundung der Innenkante des Zylindermantelabschnitts können die Strömungsgeräusche, insbesondere bei einem Ausströmen des Dämpferfluids über die Ventilsitzfläche weiter reduziert werden.
In einer ersten konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung zur Bildung bzw. Mitbildung der Druckkammer einen Zylindertopf aufweist. Der druckseitige Zusatzventilkörper ist in dem Zylindertopf aufgenommen, wobei der Zylindertopf den Zylindermantelabschnitt aufweist. Der Zylindertopf ist ein zu dem druckseitigen Zusatzventilkörper separat ausgebildetes Bauteil. Bevorzugt ist der Zylindertopf in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen dem Hauptventil und dem druckseitigen Zusatzventil an dem Trägerabschnitt angeordnet und/oder an dem Trägerabschnitt festgelegt, wobei die Druckkammer in der axialen Gegenrichtung durch den Zylindertopf begrenzt ist. Besonders bevorzugt weist der Zylindertopf zur Begrenzung der Druckkammer in der axialen Gegenrichtung einen Bodenabschnitt auf, wobei sich der Zylindermantelabschnitt unmittelbar in der axialen Richtung an den Bodenabschnitt anschließt. Prinzipiell kann der druckseitige Zusatzventilkörper in der axialen Gegenrichtung unmittelbar an dem Zylindertopf abgestützt sein. Alternativ ist zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper und dem Zylindertopf mindestens eine Ausgleichsscheibe angeordnet. Es wird somit eine Ventilanordnung vorgeschlagen, bei welcher ein oder mehrere Ausgleichsscheiben variabel zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper und dem Zylindertopf eingelegt werden können. Dies führt dazu, dass die Montage des druckseitigen Zusatzventils sicher gewährleistet werden kann und/oder Bauteiltoleranzen in einfacher Weise ausgeglichen werden können.
In einer alternativen konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass die Druckkammer durch den druckseitigen Zusatzventilkörper mitgebildet ist, wobei der druckseitige Zusatzventilkörper den Zylindermantelabschnitt aufweist. Insbesondere bilden der druckseitige Zusatzventilkörper und der Zylinderabschnitt ein gemeinsames Bauteil. Hierzu sind der druckseitige Zusatzventilkörper und der Zylinderabschnitt vorzugsweise aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, vorzugsweise einstückig, gefertigt. Besonders bevorzugt weist der der druckseitige Zusatzventilkörper den Bodenabschnitt auf, wobei sich der Zylindermantelabschnitt unmittelbar in der axialen Richtung an den Bodenabschnitt anschließt. Vorzugsweise ist die Druckkammer in der axialen Gegenrichtung durch den druckseitigen Zusatzventilkörper begrenzt. Es wird somit eine Ventilanordnung vorgeschlagen, welche sich durch eine Reduzierung des Montageaufwands und der Toleranzeinflüsse aufgrund einer geringeren Bauteilanzahl sowie einer reduzierten Anzahl von Schnittstellen gegenüber der mehrteiligen Ausgestaltung auszeichnet.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Hauptventilkörper auf der Druckseite einen, insbesondere zylindrischen, Aufnahmeraum aufweist. Das Hauptventil mündet auf der Druckseite in dem Aufnahmeraum, wobei der Aufnahmeraum zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes des Hauptvolumenstroms in der axialen Richtung durch den Bodenabschnitt des druckseitigen Zusatzventils begrenzt ist. Der Aufnahmeraum dient insbesondere zur Aufnahme der Hauptventilscheibe und des druckseitigen Zusatzventils. Vorzugsweise ist das druckseitige Zusatzventil zumindest teilweise, insbesondere zumindest mit dem Bodenabschnitt, in dem Aufnahmeraum aufgenommen. Insbesondere ist der Aufnahmeraum als ein die Hauptachse umlaufender Ringraum zu verstehen, welcher durch den Bodenabschnitt gegenüber dem druckseitigen Arbeitsraum zumindest teilweise abgegrenzt ist. Besonders bevorzugt verläuft der Hauptvolumenstrom bei einer Zugbewegung nach dem Hauptventil über den Aufnahmeraum in den druckseitigen Arbeitsraum. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Zylindermantelabschnitts größer als die Ventilsitzfläche des Hauptventils, insbesondere der druckseitigen Hauptventilscheibe, sodass der Hauptvolumenstrom über den Bodenabschnitt umgelenkt und/oder beeinflusst wird. Durch den Bodenabschnitt wird eine zusätzlicher Durchflusswiderstand für das über das Hauptventil, insbesondere die druckseitige Hauptventilscheibe strömende Dämpferfluid gebildet. Dies erzeugt einen zusätzlichen Druckabbau innerhalb des Aufnahmeraums und reduziert dadurch die Geräuschemission des Hauptventils.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wahlweise der druckseitige Zusatzventilkörper oder der Zylindertopf den Bodenabschnitt aufweist. Insbesondere ist der Zylindertopf bzw. der druckseitige Zusatzventilkörper derart in dem Aufnahmeraum angeordnet, dass der Aufnahmeraum in der axialen Richtung durch den Bodenabschnitt abschnittsweise begrenzt ist. Anders formuliert, ist der Zylindertopf bzw. der druckseitige Zusatzventilkörper mit einem gewissen Spiel in dem Aufnahmeraum aufgenommen, sodass der Aufnahmeraum durch den Bodenabschnitt begrenzt ist, jedoch noch eine strömungstechnische Verbindung zwischen Aufnahmeraum und druckseitigen Arbeitsraum gebildet ist. Es wird somit je nach Ausgestaltung des druckseitigen Zusatzventils eine teilweise Abkammerung des Hauptventils durch den Bodenabschnitt des Zylindertopfs bzw. des druckseitigen Zusatzventilkörpers erreicht.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeraum in der radialen Richtung durch einen Kolbenhemdabschnitt des Hauptventilkörpers begrenzt ist. Dabei ist zwischen dem Zylindermantelabschnitt und dem Kolbenhemdabschnitt ein umlaufender Ringspalt zur strömungstechnischen Verbindung des Aufnahmeraums gebildet. Insbesondere wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Hauptvolumenstroms durch den Ringspalt geändert. Der Aufnahmeraum ist dabei vorzugsweise in einen Expansionsbereich und einen Engstellenbereich unterteilt, wobei der Expansionsbereich zwischen dem Hauptventilkörper und dem Bodenabschnitt gebildet ist und der Engstellenbereich zwischen Zylindermantelabschnitt und dem Kolbenhemdabschnitt, vorzugsweise durch den Ringspalt, gebildet ist. Insbesondere mündet das Hauptventil auf der Druckseite in dem Expansionsbereich, wodurch eine Entspannung des Hauptvolumenstroms zwischen dem Hauptventil und dem druckseitigen Zusatzventil erreicht wird. Durch eine erneute Beschleunigung des Dämpferfluids in dem Engstellenbereich, wird das Dämpferfluid nach dem Hauptventil in der axialen Richtung abgeleitet, wodurch Schwingungsanregungen des Zylinderrohrs und somit Geräuschemissionen reduziert werden. Durch den konzentriert austretenden Freistrahl des Dämpferfluids aus dem Engstellenbereich ist zudem ein schnellerer Druckangleich im druckseitigen Arbeitsraum möglich, was sich positiv auf das Ansprechverhalten bei Richtungswechseln auswirkt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich der Bodenabschnitt über eine umlaufende Einlauffase an den Zylindermantelabschnitt anschließt, wobei der Hauptvolumenstrom über die Einlauffase in den Ringspalt verläuft. Insbesondere dient die Einlauffase dazu den Hauptvolumenstrom in Richtung des Ringspalts zu leiten. Durch die Einlauffase wird die gerichtete Abströmung des Dämpferfluids aus dem Aufnahmeraum, insbesondere dem Expansionsbereich, verbessert, wodurch Verwirbelungen und somit Strömungsgeräusche des Hauptvolumenstroms vermieden bzw. reduziert werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit der Ventilanordnung, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Der Schwingungsdämpfer ist vorzugsweise zur Dämpfung von Schwingungen ausgebildet und/oder geeignet. Der Schwingungsdämpfer kann beispielsweise als ein Hydraulikdämpfer ausgebildet sein. Im Speziellen kann der Schwingungsdämpfer für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet sein. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Nutzfahrzeug, im Speziellen zur Personenbeförderung, wie z.B. Bus, ausgebildet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine alternative Ausführung des Schwingungsdämpfers in gleicher Darstellung wie 1;
3 eine perspektivische Darstellung eines Zusatzventilkörpers für den Schwingungsdämpfer;
4 eine perspektivische Darstellung einer Ventilanordnung für den Schwingungsdämpfer mit dem Zusatzventilkörper.

1 zeigt in einer in einer Schnittdarstellung einen Schwingungsdämpfer 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welcher beispielsweise für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. In der gezeigten Darstellung ist der Schwingungsdämpfer 1 als ein Zweirohrstoßdämpfer mit einem ersten und einem zweiten Dämpferrohr 2, 3 ausgebildet.
Der Schwingungsdämpfer 1 weist eine Ventilanordnung 4 mit einer mehrstufigen Dämpfkraftkennlinie auf, welche endseitig an einem Trägerabschnitt 5 einer Kolbenstange 6 angeordnet ist. Die Ventilanordnung 4 ist innerhalb des ersten Dämpferrohrs 2 angeordnet und in axialer Richtung in Bezug auf eine Hauptachse H in einer Zugrichtung Z und in einer Druckrichtung D verschiebbar.
Die Ventilanordnung 4 weist ein Hauptventil 7 sowie ein zugseitiges und ein druckseitiges Zusatzventil 8, 9 auf. Das Hauptventil 7 unterteilt das erste Dämpferrohr 2 in einen zugseitigen und einen druckseitigen Arbeitsraum A1, A2, wobei der zugseitige Arbeitsraum A1 als ein kolbenstangennaher Arbeitsraum und der druckseitige Arbeitsraum A2 als ein kolbenstangenferner Arbeitsraum ausgebildet ist. Die beiden Arbeitsräume A1, A2 sind über das Hauptventil 7 sowie die beiden Zusatzventile 8, 9 hydraulisch miteinander verbunden. Dabei ist das zugseitige Zusatzventil 8 in dem zugseitigen Arbeitsraum A1 und das druckseitige Zusatzventil 9 in dem druckseitigen Arbeitsraum A2 angeordnet.
In einem bestimmungsgemäßen Montagezustand des Schwingungsdämpfers sind der erste und der zweite Arbeitsraum A1, A2 mit einem Dämpferfluid, z.B. einem Öl, befüllt. Beispielsweise ist der erste Arbeitsraum A1 in einer axialen Richtung AR, insbesondere der Druckrichtung D, in Bezug auf die Hauptachse H einerseits durch das Hauptventil 7 und in einer axialen Gegenrichtung AG, insbesondere der Zugrichtung Z, durch eine Kolbenstangenführung, nicht dargestellt begrenzt. Beispielsweise ist der zweite Arbeitsraum A2 in der axialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse H durch einen Dämpferboden und/oder Bodenventil, nicht dargestellt, und in der axialen Gegenrichtung AG durch den das Hauptventil 7 begrenzt.
Das Hauptventil 7 weist einen Hauptventilkörper 10 sowie mindestens eine zugseitige Hauptventilscheibe 11 und mindestens eine druckseitige Hauptventilscheibe 12 auf. Dabei dienen die zugseitige und die druckseitige Hauptventilscheibe 11, 12 zur Beeinflussung, insbesondere zur Drosslung, eines Hauptvolumenstroms I des Dämpferfluids bei einer Bewegung der Ventilanordnung 4 in der Zugrichtung Z und der Druckrichtung D. Der Hauptvolumenstrom I verläuft dabei bei einer Zugbewegung von dem zugseitigen Arbeitsraum A1 über das Hauptventil 7 in den druckseitigen Arbeitsraums A2 und bei einer Druckbewegung von dem druckseitigen Arbeitsraum A2 über das Hauptventil 7 in den zugseitigen Arbeitsraum A1.
Das zugseitige Zusatzventil 8 weist einen zugseitigen Zusatzventilkörper 13 und mindestens eine zugseitige Zusatzventilscheibe 14 auf. Dabei dient die zugseitige Zusatzventilschiebe 14 zur Beeinflussung, insbesondere zur Drosselung, eines Nebenvolumenstroms II des Dämpferfluids auf der Zugseite bei einer Bewegung der Ventilanordnung 4 in der Zugrichtung Z. Der Nebenvolumenstrom II verläuft dabei bei einer Zugbewegung von dem zugseitigen Arbeitsraum A1 über die beiden Zusatzventile 8, 9 in den druckseitigen Arbeitsraum A2.
Das druckseitige Zusatzventil 9 weist einen druckseitigen Zusatzventilkörper 15 und mindestens eine druckseitige Zusatzventilscheibe 16 auf. Dabei dient die druckseitige Zusatzventilschiebe 16 zur Beeinflussung, insbesondere zur Drosselung, eines Nebenvolumenstroms II auf der Druckseite bei einer Bewegung der Ventilanordnung 4 in der Zugrichtung Z. Bei einer Bewegung der Ventilanordnung 4 in der Druckrichtung D dient die druckseitige Zusatzventilscheibe 16 zur Rückflussverhinderung, sodass das Dämpferfluid ausschließlich oder größtenteils über das Hauptventil 7 in den zugseitigen Arbeitsraum A1 strömt.
Die Ventilkörper 10, 13, 15 sind gemeinsam auf dem Trägerabschnitt 5 axial befestigt, wobei sich der Trägerabschnitt 5 durch die Ventilkörper 10, 13, 15 hindurch erstreckt. Der Trägerabschnitt 5 ist in den gezeigten Ausführungen gemäß 1 und 2 durch einen Endabschnitt, insbesondere einen Kolbenstangenzapfen, der Kolbenstange 6 gebildet. Die Positionen der Ventilkörper 10, 13, 15 wurden in diesem Fall so gewählt, dass der Hauptventilkörper 10 axial zwischen dem zugseitigen Zusatzventilkörper 13 und dem druckseitigen Zusatzventilkörper 15 an dem Trägerabschnitt 5 angeordnet ist.
Der Hauptventilkörper 10 weist mehrere zugseitige Hauptströmungskanäle 17 und mehrere druckseitige Hauptströmungskanäle, nicht dargestellt, auf, welche den Hauptventilkörper in axialer Richtung, insbesondere parallel zueinander durchsetzen, wobei die zugseitigen Hauptströmungskanäle 17 einen Strömungsweg für den Hauptvolumenstrom I definieren. Dabei sind die Austrittsquerschnitte 19 der zugseitigen Hauptströmungskanäle 17 jeweils von der druckseitigen Hauptventilscheibe 12 beeinflusst bzw. abgedeckt und die Austrittsquerschnitte, nicht dargestellt, der druckseitigen Hauptströmungskanäle von der zugseitigen Hauptventilscheibe 11 beeinflusst bzw. abgedeckt.
Die beiden Zusatzventile 8, 9 sind über ein oder mehrere hydraulisch parallel zu den Hauptströmungskanälen 17 geschaltete Nebenströmungskanäle 18 strömungstechnisch miteinander verbunden und somit hydraulisch in Reihe geschaltet. Die Nebenströmungskanäle 18 definieren einen Strömungsweg für den Nebenvolumenstrom II. Dadurch wird die Durchflussmenge des durch das druckseitige Zusatzventil 9 strömenden Dämpferfluids durch das zugseitige Zusatzventil 8 begrenzt. Hierzu sind die Eintrittsquerschnitte 20 der Nebenströmungskanäle 18 jeweils von der zugseitigen Zusatzventilscheibe 14 beeinflusst bzw. abgedeckt und die Austrittsquerschnitte 21 der Nebenströmungskanäle 18 jeweils von der druckseitigen Zusatzventilscheibe 16 beeinflusst bzw. abgedeckt. Die Nebenströmungskanäle 18 sind dabei an dem Trägerabschnitt 5 durch partielle Abflachungen ausgebildet, wobei der Trägerabschnitt 5 hierzu beispielsweise eine rechteckige, insbesondere quadratische Grundform aufweist
Die zugseitige Zusatzventilscheibe 14 weist einen oder mehrere Einströmungskanäle 22 auf, welche die zugseitige Zusatzventilscheibe 14 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H durchsetzen. Die Einströmungskanäle 22 verbinden dabei den zugseitigen Arbeitsraum A1 mit den Eintrittsquerschnitten 20 des zugseitigen Zusatzventilkörpers 13 strömungstechnisch miteinander. Die Einströmungskanäle 22 können dabei jegliche Form und Größe haben, sowie als Durchbrüche, Bohrungen oder auch Schlitze ausgeführt sein. Durch die Wahl der Form und der Größe der Einströmungskanäle 22 kann die Durchflussmenge des Dämpferfluids bestimmt werden.
Das Hauptventil 7 weist zudem eine Dichtungseinrichtung 23, z.B. ein Kolbendichtring, auf, wobei der Hauptventilkörper 10 über die Dichtungseinrichtung 23 dichtend an einem Innenumfang des ersten Dämpferrohrs 2 anliegt.
Im Zuge zunehmender Geräuschanforderungen im Nutzfahrzeugbereich, speziell in der Personenbeförderung (Bussektor), rücken hinsichtlich Geräuschentwicklung Bauteile wie Stoßdämpfer immer mehr in den Fokus. Es wird daher ein Schwingungsdämpfer 1 vorgeschlagen, bei dem zur Geräuschoptimierung auf der Druckseite eine zusätzliche Dämpfungsstufe durch eine Abkammerung des druckseitigen Zusatzventils 9 erfolgt. Hierzu mündet das druckseitige Zusatzventil 9 bzw. der Nebenströmungskanal 18 innerhalb einer Druckkammer 24, welche gegenüber dem druckseitigen Arbeitsraum A2 abgekammert bzw. strömungstechnisch abgegrenzt ist.
Die Kammerung des druckseitigen Zusatzventils 9 erfolgt in der gezeigten Ausführung durch zwei zusätzliche Bauteile, nämlich einen Zylindertopf 25 sowie eine weitere Ventilscheibe 26. Diese beiden Bauteile bewirken in Kombination einen kaskadierten, insbesondere mehrstufigen Druckabbau des Nebenvolumenstroms II und umschließen das komplette druckseitige Zusatzventil 9. Anders gesagt, sind der druckseitige Zusatzventilkörper 15 sowie die druckseitige Zusatzventilscheibe 16 innerhalb der Druckkammer 24 angeordnet, sodass der Nebenvolumenstrom II über die Druckkammer 24 in den druckseitigen Arbeitsraum A2 verläuft.
Die Druckkammer 24 ist in der axialen Richtung AR durch die weitere Ventilscheibe 26 und in der axialen Gegenrichtung AG durch einen Bodenabschnitt 27 des Zylindertopfs 25 begrenzt. In einer radialen Richtung RR ist die Druckkammer 24 durch einen Zylindermantelabschnitt 28 und in einer radialen Gegenrichtung RG durch den Trägerabschnitt 5 begrenzt.
Der Zylindermantelabschnitt 28 weist an seiner axialen Stirnseite eine Ventilsitzfläche 29 auf, an welcher die weitere Ventilscheibe 26 randseitig in der axialen Gegenrichtung AG abgestützt ist. Die für die Funktion hauptsächlich relevante weitere Ventilscheibe 26 ist als eine elastisch verformbare Federscheibe ausgebildet, welche bei einer Zugbewegung der Ventilanordnung 4 zur Umsetzung einer Drosselfunktion und bei einer Druckbewegung der Ventilanordnung 4 zur Umsetzung einer Rückschlagfunktion dient.
Die an dem Trägerabschnitt 5 festgelegten Ventile 7, 8, 9 sowie der Zylindertopf 25 und die weitere Ventilscheibe 26 sind durch ein gemeinsames Sicherungsmittel 30 axial zumindest mittelbar gegeneinander verspannt, wobei das Sicherungsmittel 30 beispielsweise als eine Kolbenmutter ausgebildet ist. Dabei sind ein oder mehrere Ausgleichsscheiben 31 in axialer Richtung zwischen dem Zylindertopf 25 und dem druckseitige Zusatzventilkörper 15, den druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 und der weiteren Ventilscheibe 26 und/oder dem Sicherungsmittel 30 und der weiteren Ventilscheibe 26 angeordnet. Durch geeignete Auswahl der Ausgleichsscheiben 31 kann eine Vorspannung für die druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 sowie die weitere Ventilscheibe 26 eingestellt werden.
Die Kombination aus Vorspannung und Abdeckscheibenstärke der Ventilscheiben 16, 26 beeinflusst das Geräuschverhalten, indem der Gegendruck variiert, ein optimaler kaskadischer Druckabbau erreicht und dadurch das Geräuschverhalten sehr deutlich beeinflusst werden kann. Die definierte Vorspannung kann durch die Ausgleichsscheiben 31 in einfacher Weise eingestellt werden, wobei zugleich auch Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden. Durch die zweiteilige Ausgestaltung der Abkammerung (Zylindertopf 25 / weitere Ventilscheibe 26) können ein oder mehrere der Ausgleichsscheiben 31 variabel zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper 15 und dem Zylindertopf 25 eingelegt werden. Dies führt dazu, dass eine sichere Montage des druckseitigen Zusatzventils 9 gewährleistet werden kann.
In der gezeigten Darstellung gemäß 1 sind der zugseitige Zusatzventilkörper 13 und der druckseitige Zusatzventilkörper 15 im Wesentlichen formgleich ausgeführt und spiegelverkehrt zueinander an dem Trägerabschnitt 5 angeordnet. Dabei weist der Hauptventilkörper 10 auf der Druckseite einen zylindrischen Aufnahmeraum 32 auf, in welchem die druckseitige Hauptventilscheibe 12 angeordnet ist bzw. die zugseitigen Hauptströmungskanäle 17 münden. Der Zylindertopf 25 ist in dem Aufnahmeraum 32 zumindest teilweise angeordnet, wobei der Aufnahmeraum 32 in der axialen Richtung AR durch den Bodenabschnitt 27 begrenzt ist. Dabei ist der Außendurchmesser des Zylindertopfs 25, insbesondere des Zylindermantelabschnitts 28, größer als ein Durchmesser einer Ventilsitzfläche 33 des Hauptventilkörpers 10 für die druckseitige Hauptventilscheibe 12.
Der Hauptventilkörper 10 weist einen Kolbenhemdabschnitt 34 auf, welcher den Aufnahmeraum 32 in der radialen Richtung RR begrenzt. Zwischen dem Zylindermantelabschnitt 28 und dem Kolbenhemdabschnitt 34 ist ein die Hauptachse H umlaufender Ringspalt 35 gebildet, welcher in den druckseitigen Arbeitsraum A2 mündet. Der Aufnahmeraum 32 weist somit zwischen druckseitiger Hauptventilscheibe 12 und Bodenabschnitt 27 einen Expansionsbereich und einen daran anschließenden durch den Ringspalt 35 gebildeten Engstellenbereich auf. Durch den Expansionsbereich kann ein Druckabbau durch eine Entspannung des Hauptvolumenstrom I nach dem Hauptventil 7 und vor dem Zylindertopf 25 erreicht werden. Weiterhin wird durch eine erneute Beschleunigung des Dämpferfluids innerhalb des Engstellenbereichs bzw. des Ringspalts 35 ein gerichtetes Ableiten des verschäumten Dämpferfluids (bedingt durch das Öffnen der druckseitigen Hauptventilscheibe 12) sowie eine Reduzierung von Schwingungsanregungen des ersten Dämpferrohrs 2 erreicht. Durch den konzentriert austretenden Freistrahl aus dem Ringspalt 35 ist ein schnellerer Druckangleich / Öl-Vermischung des druckseitigen Arbeitsraums A2 möglich, was sich positiv auf das Ansprechverhalten des Schwingungsdämpfers 1 bei Richtungswechseln auswirkt.
Der Zylindermantelabschnitt 28 schließt sich in der axialen Richtung AR über eine die Hauptachse H umlaufende Einlauffase 36 an den Bodenabschnitt 27 an. Die Einlauffase 36 hat dabei die Funktion den Hauptvolumenstrom I nach dem Hauptventil 7 in Richtung des Ringspalts 35 zu lenken, wobei durch die gerichtete Abströmung des Dämpferfluids vom Hauptventil 7 Verwirbelungen und somit Strömungsgeräusche reduziert werden.
2 zeigt in gleicher Darstellung wie 1 den Schwingungsdämpfer 1 in einer alternativen Ausführung als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind der druckseitige Zusatzventilkörper 15 sowie der Bodenabschnitt 27 und der Zylinderabschnitt 28 aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt. Durch die einstückige Ausgestaltung kann eine Reduzierung des Montageaufwands und der Toleranzeinflüsse aufgrund von geringerer Bauteilanzahl und reduzierter Anzahl von Schnittstellen erreicht werden.
Zur weiteren Reduzierung von Strömungsgeräuschen ist zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper 15 und dem Zylindermantelabschnitt 28, wie in 1 und 2 dargestellt, ein Ringgraben 37 gebildet. Der Ringgraben 37 ist dabei zwischen dem Außenumfang des Zusatzventilkörpers 15 und dem Innenumfang des Zylindermantelabschnitts 28 gebildet und in der axialen Gegenrichtung AG durch den Bodenabschnitt 27 begrenzt. Durch den Ringgraben 37 kann eine bewusste Umlenkung des Nebenvolumenstroms II erfolgen. Dabei wird der Nebenvolumenstrom II beim Auftreffen auf den Zylindermantelabschnitt 28 in der axialen Gegenrichtung AG umgelenkt und innerhalb des Ringgrabens 37 in die axiale Richtung AR umgelenkt, um den Fluidstrom zu beruhigen und den Strömungsverlustbeiwert zu steigern.
In 3 ist das druckseitige Zusatzventil 9 ohne Ventilscheiben 16, 26 in einer perspektivischen Darstellung von unten dargestellt. Der druckseitige Zusatzventilkörper 15 weist eine zentrale Durchführungsöffnung 38 zur Durchführung des Trägerabschnitts auf. Des Weiteren weist der druckseitige Zusatzventilkörper 15 mindestens eine radial innere, um die Durchführungsöffnung 38 umlaufende Anlagefläche 39 sowie eine radial außen im Randbereich des Zusatzventilkörpers 15 umlaufende Anlagekante 40 auf, an welchen die druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 axial abgestützt sind. Zwischen der Anlagefläche 39 und der Anlagekante 40 ist ein weiterer umlaufender Ringgraben 41 zur optimalen Verteilung des Dämpferfluids innerhalb des druckseitigen Zusatzventilkörpers 15 gebildet. Insbesondere ist der Austrittsquerschnitt 21 durch den Ringgraben 41 definiert.
Des Weiteren weist der druckseitige Zusatzventilkörper 15 mehrere Strömungskanäle 42 auf, welche sich radial durch die Anlagefläche 39 hindurch erstrecken und die Durchführungsöffnung 38 mit dem weiteren Ringgraben 41 verbinden. Es sei darauf hingewiesen, dass der zugseitige Zusatzventilkörper 13 baugleich oder identisch zu der beschriebenen Ausführung des druckseitigen Zusatzventilkörpers 15 ausgebildet ist.
Um ein Aufziehen des Schwingungsdämpfers 1 von Hand in der Fahrzeugendmontage zu ermöglichen, weist der druckseitige Zusatzventilkörper 15 ein oder mehrere, insbesondere genau zwei, radiale Abströmungskanäle 43 auf, welche diametral einander gegenüberliegend sich durch die Anlagekante 40 erstrecken. Dadurch wird ein konstanter Durchfluss für das Dämpferfluid innerhalb der Druckammer 24, insbesondere zwischen den beiden Ringgräben 37, 41 ermöglicht. Durch die Anordnung der radialen Abströmungskanäle 43 wird die Scheibenstärke der druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 und somit die Dämpfercharakteristik nicht beeinträchtigt.
Alternativ oder optional ergänzend kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest die an der Anlagekante 40 anliegende druckseitige Zusatzventilscheibe 16 ein oder mehrere der radialen Abströmungskanäle 43 aufweist. Beispielsweise können die Abströmungskanäle 43 hierzu als ein radialer Ausschnitt, insbesondere ein Schlitz, ausgebildet sein.
Wie aus der 1 zu entnehmen weist der Zylindermantelabschnitt 28 in einer ersten möglichen Ausführung ein oder mehrere weitere radiale Abströmungskanäle 44 auf, welche sich durch die Ventilsitzfläche 29 erstrecken. Dadurch wird ein konstanter Durchfluss für das Dämpferfluid zwischen der Druckammer 24 und dem druckseitigen Arbeitsraum A2 ermöglicht. Durch die Anordnung der weiteren radialen Abströmungskanäle 44 wird die Scheibenstärke der weiteren Ventilscheibe 26 nicht beeinträchtigt.
Zudem kann durch den weiteren radialen Abströmungskanal 44 eine erneute Umlenkung des Nebenvolumenstroms II, wie in 1 dargestellt, und somit eine zusätzliche Steigerung des Strömungsverlustbeiwertes umgesetzt werden. Durch den gebrochenen Berührkreis der Anlagekante 40 und der Ventilsitzfläche 29 ist somit trotz des gekammerten druckseitigen Zusatzventils 9 ein konstanter Durchfluss für den Nebenvolumenstrom II von dem zugseitigen in den druckseitigen Arbeitsraum A1, A2 gewährleistet, sodass das Aufziehen des Schwingungsdämpfers 1 von Hand weiterhin möglich ist.
4 zeigt die Ventilanordnung 4 in einer perspektivischen Ansicht von unten. Alternativ zu dem weiteren radialen Abströmungskanal 44, weist die weitere Ventilscheibe 26 einen axialen Abströmungskanal 45 auf, welcher die Ventilscheibe 26 in axialer Richtung durchsetzt. Dadurch wird ein konstanter Durchfluss für das Dämpferfluid zwischen der Druckammer 24 und dem druckseitigen Arbeitsraum A2 ermöglicht. Durch die Anordnung des axialen Abströmungskanals 45 in der weiteren Ventilscheibe 26 wird ein auf die Rohrwand des ersten Dämpferrohrs 2 gerichteter Fluidstrahl verhindert, wodurch die Schwingungsanregung des ersten Dämpferrohrs 2 reduziert wird. Zusätzlich ist ein konstanter Durchfluss für den Nebenvolumenstrom II, wie in 2 gezeigt, von dem zugseitigen in den druckseitigen Arbeitsraum A1, A2 gewährleistet, sodass das Aufziehen des Schwingungsdämpfers 1 von Hand weiterhin möglich ist.
Zur weiteren Reduzierung von Strömungsgeräuschen ist an einer Innenkante des Zylindermantelabschnitts 28 ein Radius 46, wie in 3 dargestellt, angebracht. Die Ventilsitzfläche 29 schließt sich über den Radius 46 an eine Innenmantelfläche 47 des Zylindermantelabschnitts 28 an.
Alternativ kann in einer nicht dargestellten Ausführung ein Abströmungsquerschnitt (radialer oder axialer Abströmungskanal) wahlweise auch am Hauptventil 7 (Abwahl am Zusatzventil) zur Erzeugung eines konstanten Durchflusses für den Hauptvolumenstrom I ausgeführt sein. Die bestehende Kammerung des druckseitigen Zusatzventils 9 hat weiterhin einen geräuschreduzierenden Einfluss.
Im Folgenden soll die Funktionsweise des Schwingungsdämpfers 1 näher erläutert werden. Dabei werden der Strömungsverlauf des Hauptvolumenstroms I und des Nebenvolumenstroms II bei einer Zugbewegung der Ventilanordnung 4, auch als Zugstufe bezeichnet, erläutert, welche die Dämpfkraftkennlinie beeinflussen und die sogenannten Dämpfkraftkennlinienstufen verursachen. Dabei wird bei der Erläuterung auf die 1 und 2 Bezug genommen.
In der Zugstufe verursacht ein Druckunterschied eine Strömung des Dämpferfluids durch den Schwingungsdämpfer 1. Dabei fließt das Dämpferfluid entlang des Hauptvolumenstroms I von dem ersten Arbeitsraum A1 durch die zugseitigen Hauptströmungskanäle 17 des Hauptventilkörpers 10. Wenn die Menge des durch die Hauptströmungskanäle 17 durchströmenden Dämpferfluids eine definierte Grenze übersteigt, so wird die druckseitige Hauptventilscheibe 12 aufgrund des steigenden Fluiddrucks geöffnet. Dabei fließt das Dämpferfluid durch einen somit entstandenen Spalt zwischen der druckseitigen Hauptventilscheibe 12 und dem Hauptventilkörper 10 hindurch und sammelt sich in dem Expansionsbereich des Aufnahmeraums 32 bevor es über den Ringspalt 35 in den druckseitigen Arbeitsraum A2 abströmt.
Parallel zu dem Hauptvolumenstrom I fließt das Dämpferfluid entlang des Nebenvolumenstroms II von dem ersten Arbeitsraum A1 durch die Einströmungskanäle 22 in der zugseitigen Zusatzventilscheibe 14 des zugseitigen Zusatzventils 8 in den weiteren Ringgraben 41 des zugseitigen Zusatzventilkörpers 13 und über dessen Strömungskanäle 42 in den Nebenströmungskanal 18. Bei einem steigenden Druckunterschied strömt das Dämpferfluid durch den Nebenströmungskanal 18 über die Strömungskanäle 42 des druckseitigen Zusatzventilkörpers 15 in dessen Ringgraben 41. Bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten bzw. einem geringen Volumenstrom kann ein Teil des Dämpferfluids über die Abströmungskanäle 43, 44, 45 in die Druckkammer 24 und anschließend in den druckseitigen Arbeitsraum A2 abströmen.
Bei steigenden Fluiddruck werden die druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 geöffnet, sodass das Dämpferfluid durch einen somit entstandenen Spalt zwischen druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 und dem druckseitigen Zusatzventilkörper 15 hindurch in die Druckkammer 24 fließt. Wenn die Menge des in die Druckkammer 24 einströmenden Dämpferfluids eine definierte Grenze übersteigt, so wird die weitere Ventilscheibe 26 aufgrund des steigenden Fluiddrucks geöffnet. Dabei strömt das Dämpferfluid durch einen somit entstandenen Spalt zwischen der weiteren Ventilscheibe 26 und dem Zylindermantelabschnitt 28 aus der Druckkammer in den druckseitigen Arbeitsraum A2 ab.
Der Dämpfmittelfluss des Nebenvolumenstroms II wird somit bei einem steigenden Druck einerseits durch die druckseitigen Zusatzventilscheiben 16 als auch die weitere Ventilscheibe 26 definiert gedrosselt. Dieser mehrstufige Druckabbau ermöglicht eine Verringerung der Druckdifferenz zwischen dem austretenden Dämpferfluid aus dem druckseitigen Zusatzventil 9 und dem druckseitigen Arbeitsraum A2. Dadurch kann die Geräuschemission des druckseitigen Zusatzventils 9 deutlich reduziert werden ohne die Bestückungsvarianz der Haupt- und Zusatzventile 7, 8, 9 ändern zu müssen.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
2: erstes Dämpferrohr
3: zweites Dämpferrohr
4: Ventilanordnung
5: Trägerabschnitt
6: Kolbenstange
7: Hauptventil
8: zugseitiges Zusatzventil
9: druckseitige Zusatzventil
10: Hauptventilkörper
11: zugseitige Hauptventilscheibe
12: druckseitige Hauptventilscheibe
13: zugseitiger Zusatzventilkörper
14: zugseitige Zusatzventilscheibe
15: druckseitiger Zusatzventilkörper
16: druckseitige Zusatzventilscheibe
17: zugseitiger Hauptströmungskanal
18: Nebenströmungskanal
19: Austrittsquerschnitte
20: Eintrittsquerschnitte
21: weitere Austrittsquerschnitte
22: Einströmungskanäle
23: Dichtungseinrichtung
24: Druckkammer
25: Zylindertopf
26: weitere Ventilscheibe
27: Bodenabschnitt
28: Zylindermantelabschnitt
29: Ventilsitzfläche
30: Sicherungsmittel
31: Ausgleichsscheibe
32: Aufnahmeraum
33: weitere Ventilsitzfläche
34: Kolbenhemdabschnitt
35: Ringspalt
36: Einlauffase
37: Ringgraben
38: Durchführungsöffnung
39: Anlagefläche
40: Anlagekante
41: weiterer Ringgraben
42: Strömungskanäle
43: radialer Abströmungskanal
44: weiterer radialer Abströmungskanal
45: axialer Abströmungskanal
46: Radius
47: Innenmantelfläche
AR: axiale Richtung
AG: axiale Gegenrichtung
A1: zugseitiger Arbeitsraum
A2: druckseitiger Arbeitsraum
D: Druckrichtung
H: Hauptachse
RR: radiale Richtung
RG: radiale Gegenrichtung
Z: Zugrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014205855 A1 [0003]

Claims

Ventilanordnung (4) für einen Schwingungsdämpfer (1), mit einem Hauptventil (7), wobei das Hauptventil (7) einen Hauptventilkörper (10) und mindestens eine Hauptventilscheibe (11, 12) zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Hauptvolumenstroms (I) aufweist, mit einem zugseitigen und einem druckseitigen Zusatzventil (8, 9), wobei das zugseitige Zusatzventil (8) einen zugseitigen Zusatzventilkörper (13) sowie mindestens eine zugseitige Ventilscheibe (14) zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes eines Nebenvolumenstroms (II) auf einer Zugseite aufweist und wobei das druckseitige Zusatzventil (9) einen druckseitigen Zusatzventilkörper (15) sowie mindestens eine druckseitige Ventilscheibe (16) zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms (II) auf einer Druckseite aufweist, mit einem Trägerabschnitt (5) zur axialfesten Befestigung des Hauptventils (7) und der beiden Zusatzventile (8, 9), wobei der Hauptventilkörper (10) axial zwischen den beiden Zusatzventilkörpern (13, 15) an dem Trägerabschnitt (5) angeordnet ist und einen zugseitigen und einen druckseitigen Arbeitsraum (A1, A2) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das druckseitige Zusatzventil (9) in einer gegenüber dem druckseitigen Arbeitsraum (A2) abgekammerten Druckkammer (24) mündet, wobei die Druckkammer (24) in einer axialen Richtung (AR) durch eine weitere Ventilscheibe (26) zur Beeinflussung des Durchflusswiderstandes des Nebenvolumenstroms (II) begrenzt ist.
Ventilanordnung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zusatzventile (8, 9) durch mindestens einen Nebenströmungskanal (18) strömungstechnisch miteinander verbunden sind, wobei der Nebenvolumenstrom (II) bei einer Bewegung der Ventilanordnung (4) in einer Zugrichtung (Z) von dem zugseitigen Arbeitsraum (A1) über das zugseitige Zusatzventil (8), den Nebenströmungskanal (18), über das druckseitige Zusatzventil (9) in die Druckkammer (24) verläuft und von der Druckkammer (24) in den druckseitigen Arbeitsraum (A2) verläuft, wobei die Durchflussmenge des Nebenvolumenstrom (II) von der Druckkammer (24) in den druckseitigen Arbeitsraum (A2) durch die weitere Ventilscheibe (26) begrenzt ist.
Ventilanordnung (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der druckseitige Zusatzventilkörper (15) und/oder die druckseitige Zusatzventilscheibe (16) zur Bildung eines radialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom (II) mindestens einen radialen Abströmungskanal (43) aufweist, wobei der Nebenvolumenstrom (II) zumindest teilweise in einer radialen Richtung (RR) über den radialen Abströmungskanal (43) in die Druckkammer (24) verläuft.
Ventilanordnung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (24) in einer radialen Richtung (RR) durch einen Zylindermantelabschnitt (28) begrenzt ist, wobei der Zylindermantelabschnitt (28) an seiner axialen Stirnseite eine umlaufende Ventilsitzfläche (29) für die weitere Ventilscheibe (26) aufweist.
Ventilanordnung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (24) über mindestens einen axialen Abströmungskanal (45) zur Bildung eines axialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom (II) strömungstechnisch mit dem druckseitigen Arbeitsraum (A2) verbunden ist.
Ventilanordnung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (24) über mindestens einen weiteren radialen Abströmungskanal (44) zur Bildung eines radialen Strömungsweges für den Nebenvolumenstrom (II) strömungstechnisch mit dem druckseitigen Arbeitsraum (A2) verbunden ist
Ventilanordnung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Druckkammer (24) zwischen dem druckseitigen Zusatzventilkörper (15) und dem Zylindermantelabschnitt (28) ein umlaufender Ringgraben (37) gebildet ist, wobei eine Strömungsrichtung des Nebenvolumenstrom (II) innerhalb der Druckkammer (24) durch den Ringgraben (37) umgelenkt wird.
Ventilanordnung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Innenkante des Zylindermantelabschnitts (28) eine Abrundung (46) aufweist.
Ventilanordnung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (4) zur Bildung der Druckkammer (24) einen Zylindertopf (25) aufweist, wobei der druckseitige Zusatzventilkörper (15) in dem Zylindertopf (25) aufgenommen ist und der Zylindertopf (25) den Zylindermantelabschnitt (28) aufweist.
Ventilanordnung (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (24) durch den druckseitigen Zusatzventilkörper (15) mitgebildet ist, wobei der druckseitige Zusatzventilkörper (15) den Zylindermantelabschnitt (28) aufweist.
Ventilanordnung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptventilkörper (10) auf der Druckseite einen Aufnahmeraum (32) aufweist, wobei das Hauptventil (7) auf der Druckseite in dem Aufnahmeraum (32) mündet und wobei der Aufnahmeraum (32) zur Beeinflussung eines Durchflusswiderstandes des Hauptvolumenstroms (I) in der axialen Richtung (AR) durch einen Bodenabschnitt (27) des druckseitigen Zusatzventils (9) begrenzt ist.
Ventilanordnung (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise der druckseitige Zusatzventilkörper (15) oder der Zylindertopf (25) den Bodenabschnitt (27) aufweist.
Ventilanordnung (4) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (32) in einer radialen Richtung (RR) durch einen Kolbenhemdabschnitt (34) begrenzt ist, wobei zwischen dem Zylindermantelabschnitt (28) und dem Kolbenhemdabschnitt (34) ein umlaufender Ringspalt (35) zur strömungstechnischen Verbindung des Aufnahmeraums (32) mit dem druckseitigen Arbeitsraum (A2) gebildet ist.
Ventilanordnung (4) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bodenabschnitt (27) über eine umlaufende Einlauffase (36) an den Zylindermantelabschnitt (28) anschließt, wobei der Hauptvolumenstrom (II) über die Einlauffase (36) in den Ringspalt (35) verläuft.
Schwingungsdämpfer (1) mit der Ventilanordnung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.