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Die Erfindung betrifft eine Drosselstelle für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2016 210 790 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, die ein im Durchmesser veränderbares Ringelement aufweist, das in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einer Drossel eine radiale Schließbewegung ausführt, wodurch ein Drosselquerschnitt der Drossel verändert wird.
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Das Ringelement verfügt über einen Querschlitz und ist radial elastisch. Ein Begrenzungsring bestimmt die maximale Aufweitung des Ringelements und sorgt zusätzlich für eine Rückstellbewegung des Ringelements in Richtung seiner Ausgangsstellung, bei der auch der maximale Durchlassquerschnitt der Drossel vorliegt.
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Bei einer derartigen Dämpfventileinrichtung bestimmt das Reaktionsverhalten des Ringelements auf eine sich ändernde Strömungssituation maßgeblich die Qualität der Dämpfventileinrichtung. Dabei spielen die Reaktionsgeschwindigkeit und die Größe des minimalen Drosselquerschnitts eine wesentliche Rolle.
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Die
DE 10 2019 215 558 A1 beschreibt eine darauf basierende Dämpfventileinrichtung mit mindestens zwei schwenkbaren Schenkeln als Ventilelement, die ein gemeinsames Gelenk an einem Ventilträger aufweisen. Die beiden Schenkel überlappen sich in einem dem Gelenk gegenüberliegenden Umfangsbereich. Mit der Überlappung soll eine Leckage eines Druckraums zwischen einer Ringnut des Ventilträger und einer innenseitigen Mantelfläche einerseits und einer Drosselstelle zwischen einer äußeren Mantelfläche des Ventilelements und einer Strömungsleitfläche verhindert werden. Die Überlappung dient damit als Leckageverschluss.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsbildende Dämpfventileinrichtung hinsichtlich der funktionalen Qualität weiterzuentwickeln.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Leckageverschluss zur Drosselstelle von dem Ventilträger gebildet wird.
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Die negative Auswirkung der Leckage im Bereich der Stoßstelle zwischen den mindestens zwei Schenkeln kann minimiert werden, so dass die Dämpfventileinrichtung geringere Dämpfkraftabweichungen zu einer vorgegebenen Dämpfkraftkennlinie aufweist.
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Dabei weist der Ventilträger als Leckageverschluss einen Wandungsabschnitt auf, der eine in Umfangsrichtung verlaufende Dichtfläche aufweist, an der eine zur Drosselstelle ausgerichtete Mantelfläche des Ventilelements anliegt. In weiterer Ausgestaltung ist der Wandungsabschnitt zumindest teilweise zwischen zueinander weisenden endseitigen Stirnflächen der Schenkel angeordnet. Der Ventilträger bildet folglich für die endseitigen Stirnflächen der Schenkel eine röhrenförmige Geometrie.
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Im Hinblick auf einen weiterhin einfachen Aufbau der Dämpfventileinrichtung umfasst der Ventilträger zwei Deckscheiben und ein Distanzstück, wobei der Wandungsabschnitt von dem Distanzstück gebildet wird.
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Zur weiteren Optimierung der Dichtfunktion stützen sich die Schenkel in der maximalen Durchlassstellung der Drosselstelle in Umfangsrichtung der Schenkel an dem Wandungsabschnitt ab. Damit wird das Ansprechverhalten der Dämpfventileinrichtung verbessert, so dass eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselstelle direkter in eine Aufweitbewegung des Ventilelements umgesetzt wird.
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Bei einer Alternativvariante umfasst der Ventilträger ebenfalls zwei Deckscheiben und ein Distanzstück, wobei der Wandungsabschnitt von mindestens einer der Deckscheiben gebildet wird. Die mindestens eine Deckscheibe umgreift die der Drosselstelle zugewandte Mantelfläche des Ventilelements. Bei dieser Bauform steht für den Druckraum ein maximaler Umfangswinkel zur Verfügung.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Ventilträger Führungsflächen auf, an denen die Schenkel mit ihren Gleitflächen anliegen und ihre Aufweitbewegung ausführen, wobei die Führungsflächen den Druckraum radial verschließen.
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Diese Bauform ist insbesondere dann interessant, wenn die beiden Schenkel als Komponenten kein gemeinsames Drehlager aufweisen.
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Dabei führen die mindestens zwei Schenkel des Ventilelements bevorzugt eine translatorische Arbeitsbewegung aus. Diese Bauform vereinfacht drastisch die Ausgestaltung der Führungsflächen und damit die Bauform der Schenkel des Ventilelements.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich der Däm pfventileinrichtung
- 2 u. 3 Dämpfventileinrichtung nach 1
- 4 u. 5 Alternativvariante zu der Ausführung nach 2 u. 3
- 6 Ventilelement ohne Lager
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Die 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise dargestellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Neben der Dämpfventileinrichtung 1 umfasst der Schwingungsdämpfer 3 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 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 17; 19 ist nur beispielhaft anzusehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventilscheibe 21; 23 zumindest teilweise abgedeckt.
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Beispielhaft ist ein Ventilträger 25 der Dämpfventileinrichtung 1 direkt an der Kolbenstange 9 fixiert.
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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 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 33 darstellt.
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Das Ventilelement 29 ist mit einer Rückstellfeder 35 bestückt, wie. z. B. in der 3 vergrößert dargestellt ist. Zwischen der Strömungsleitfläche 33 und einer äußere Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 39 vor, der eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt.
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Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 0,5m/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.
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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 0,5m/s, geht das Ventilelement 29 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 33 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 31 auftreten kann, kann der definierte Mindestdurchlassquerschnitt z. B. von der Rückstellfeder 35 eingehalten werden. In der vorliegenden Ausführung verfügt der Ventilträger 25 über einen Anschlag 49 an einer Deckscheibe 51; 53 des Ventilträgers 25. (3)
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Die 2 und 3 zeigen die Dämpfventileinrichtung 1 als Baugruppe bzw. als Höhenschnitt durch die Dämpfventileinrichtung. Der Ventilträger 25 kann beliebig kolbenstangenseitig befestigt sein. Neben Deckscheiben 51; 53 umfasst der Ventilträger 25 ein Distanzstück 55, in dem optional ein Zentrierprofil 57 für das Ventilelement 29 angeordnet ist. Das Distanzstück 55, die beiden Deckscheiben 51; 53 und eine innenseitige Mantelfläche 59 des Ventilelements 29 bilden einen Druckraum 61, der über mindestens eine Zuströmöffnung 63 und mindestens eine Abströmöffnung 65 mit Dämpfmedium versorgt wird. Die Zuströmöffnung 63 weist einen größeren Querschnitt auf als die Abströmöffnung 65, so dass sich bei einer Kolbenstangenbewegung über die Zuströmöffnung 63 innerhalb des Druckraums 61 eine Druckerhöhung einstellt, die zu einer nach radial außen in Richtung der Strömungsleitfläche 33 wirksamen Aufweitkraft auf das Ventilelement 29 führt. Dabei führen zwei Schenkel 29A; 29B, die das Ventilelement 29 bilden, eine Schwenkbewegung um das gemeinsame Lager 67 aus. Die maximale Aufweitbewegung der Schenkel 29A; 29B wird von dem Anschlag 49 des Ventilträgers 25 begrenzt.
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Im Rahmen der Aufweitbewegung entfernen sich einander zugewandte Stirnflächen 69; 71 der Schenkel 29A; 29B, die eine Stoßfuge 73 und damit eine potentielle Leckagestelle zwischen dem innenseitigen Druckraum 61 und der außenseitigen Drosselstelle 31 bilden. Dafür verfügt die Dämpfventileinrichtung 1 über einen der Leckageverschluss 75, der von dem Ventilträger 25 gebildet wird. Der Ventilträger 25 weist als Leckageverschluss einen Wandungsabschnitt 77 auf, der eine in Umfangsrichtung verlaufende Dichtfläche 79 aufweist, an die zur Drosselstelle 31 ausgerichtete Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 anliegt. Der Wandungsabschnitt 77 wird von einem einfachen Steg 81 gebildet, der sich axial zwischen den beiden Deckscheiben 51; 53 erstreckt und von mindestens einer der Deckscheiben 51; 53 gebildet wird (3). Der Wandungsabschnitt 77 und die Ringnut 27 bilden eine Röhre 83, in die die Schenkel 29A; 29B mit ihren Stirnflächen 69; 71 eintauchen.
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Der Wandungsabschnitt 77 ist zudem teilweise zwischen den zueinander weisenden endseitigen Stirnflächen 69; 71 der Schenkel 29A; 29B angeordnet. In der 2 ist ein nach radial innen gerichteter, bogenförmiger Bereich 85 erkennbar, an dem die Stirnflächen 69; 71 der beiden Schenkel 29A; 29B in der maximalen Durchlassstellung der Drosselstelle 31, also bei minimalstem Durchmesser des Ventilelements 29 dichtend anliegen. Das Zentrierprofil 57 ist hinsichtlich der maßlichen Ausgestaltung so dimensioniert, dass das Zentrierprofil 57 die Stirnflächen 69; 71 keinesfalls von dem Wandungsabschnitt 77 abhebt.
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Bei einer Aufweitbewegung des Ventilelements 29 führen die beiden Schenkel 29A; 29B eine Schwenkbewegung um das Lager 67 aus. Dabei gleiten die einander zugewandten Enden der Schenkel 29A; 29B entlang des Wandungsabschnitts 77 und liegen an diesem dichtend an. Auch in der maximalen Drosselstellung des Ventilelements 29, also bei größtem Durchmesser des Ventilelements 29 bzw. beim größten Abstand der beiden Stirnflächen 69; 71, besteht eine radiale Überdeckung zwischen dem Wandungsabschnitt 77 und der äußeren Mantelfläche 37 des Ventilelements 29.
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Die 4 und 5 zeigen eine Dämpfventileinrichtung 1, bei der der Ventilträger 25 ebenfalls zwei Deckscheiben 51; 53 und das Distanzstück 55 umfasst, wobei der Wandungsabschnitt 77 jedoch von dem Distanzstück 55 gebildet wird. Das Distanzstück 55 durchgreift das Ventilelement 29 zwischen den beiden zueinander weisenden Stirnflächen 69; 71 der im Lager 67 gelagerten Schenkel 29A; 29B. Damit bestehen zwei getrennte Wandungsabschnitt 77A; 77B mit einer gekrümmten Dichtungsfläche 79A; 79B.
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Die 6 zeigt eine Variante der Dämpfventileinrichtung 1, bei der der Ventilträger 29 Führungsflächen 87; 89 aufweist, an denen die Schenkel 29A; 29B mit ihren Gleitflächen 91; 93 anliegen und ihre Aufweitbewegung ausführen, wobei die Führungsflächen 87; 89 den Druckraum 61 radial verschließen. Die Führungsflächen 87; 89 sind vergleichbar den Wandungsabschnitten 77 als Stege 81 mindestens einer Deckscheibe 51; 53 ausgeführt. Neben der Dichtungsfunktion entsprechend den Wandungsabschnitten 77A; 77B übernehmen die Führungsflächen 87; 89 eine Führungsfunktion für die Schenkel 29A; 29B, da in dieser Variante kein Lager 67 zwischen den beiden Schenkeln 29A; 29B vorgesehen ist. Die mindestens zwei Schenkel 29A; 29B des Ventilelements 29 führen entlang der parallelen Führungsflächen 87; 89 eine translatorische Arbeitsbewegung aus. Die Führungsfläche 87; 89 kann auch den Anschlag 49 für die maximale Drosselstellung des Ventilelements 29 bilden, wie beispielhaft an der Führungsfläche 89 ausgeführt ist.
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Bezugszeichen
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- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 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
- Ventilträger
- 27
- Ringnut
- 29
- Ventilelement
- 29A
- Schenkel des Ventilelements
- 29B
- Schenkel des Ventilelements
- 31
- Drosselstelle
- 33
- Strömungsleitfläche
- 35
- Rückstellfeder
- 37
- äußere Mantelfläche des Ventilelements
- 39
- Drosselquerschnitt der Drosselstelle
- 41
- Ventilsitzfläche
- 43
- Ventilsitzfläche
- 45
- Stützscheibe
- 47
- Stützscheibe
- 49
- Anschlag
- 51
- Deckscheibe
- 53
- Deckscheibe
- 55
- Distanzstück
- 57
- Zentrierprofil
- 59
- innenseitige Mantelfläche
- 61
- Druckraum
- 63
- Zuströmöffnung
- 65
- Abströmöffnung
- 67
- Lager
- 69
- Stirnfläche des Schenkels
- 71
- Stirnfläche des Schenkels
- 73
- Stoßfuge
- 75
- Leckageverschluss
- 77
- Wandungsabschnitt
- 79
- Dichtfläche
- 79A
- Dichtfläche
- 79B
- Dichtfläche
- 81
- Steg
- 83
- Röhre
- 85
- Bereich des Wandungsabschnitts
- 87
- Führungsflächen
- 89
- Führungsflächen
- 91
- Gleitflächen
- 93
- Gleitflächen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016210790 A1 [0002]
- DE 102019215558 A1 [0005]
