DE102022204983A1 - Dämpfventileinrichtung mit einstellbarem Anschlag - Google Patents

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Abstract

Dämpfventileinrichtung, umfassend einen Ventilträger mit einer umlaufenden Ringnut, in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement zusammen mit einer Strömungsleitfläche eine Drosselstelle bildet, wobei die Drosselstelle in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung übergeht und dabei die maximale Aufweitstellung des Ventilelements von einem Anschlag bestimmt wird begrenzt ist, der einstellbar ausgeführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Die DE 10 2016 210 790 A1 beschreibt eine Dämpfventileinrichtung mit einem im Durchmesser veränderbaren Ventilelement. Zur Begrenzung der Aufweitbewegung des Ventilelements sind zwei Prinzipien offenbart. Entweder kann das Ventilelement an der Innenwandung eines Arbeitszylinders anliegen, sodass die Innenwandung einen Anschlag darstellt, oder es steht die Option eines kraftgesteuerten Anschlags über eine Rückstellfeder zur Verfügung, die gegen die Aufweitbewegung wirkt.
  • Aus der DE 10 2019 215 556 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung basierend auf der DE 10 2016 210 790 A1 bekannt, bei der ein Anschlag als Teil eines Ventilträgers, in dem das Ventilelement geführt ist, die Aufweitbewegung begrenzt.
  • Die Einhaltung und die Erreichung der maximalen Dämpfkraft der Dämpfventileinrichtung hängt von der Genauigkeit des Drosselquerschnitts der Dämpfventileinrichtung ab. Ein erster Lösungsansatz könnte darin bestehen, dass die Maßgenauigkeit der Bauteile, die den Drosselquerschnitt bestimmen, erhöht wird. Damit wäre jedoch eine deutliche Steigerung der Fertigungskosten der Dämpfventileinrichtung verbunden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Problem der Einhaltung des minimalen Drosselquerschnitts der Dämpfventileinrichtung zu lösen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Anschlag einstellbar ausgeführt ist.
  • Über die Einstellbarkeit des Anschlags werden die auftretenden Fertigungsabweichungen der Dämpfventileinrichtung kompensiert. Dadurch können die bisherigen Fertigungstoleranzen bestehen oder gar erweitert werden, so dass die Einstellbarkeit des Anschlags nicht zwangsläufig zu einer Kostensteigerung bei der Dämpfventileinrichtung führen muss.
  • Eine zusätzliche oder alternative Lösung besteht darin, dass der Anschlag in Abhängigkeit der radialen Position eines Kolbens an einer Kolbenstange, an der zumindest mittelbar auch die Dämpfventileinrichtung befestigt ist, ausgerichtet ist. Versuche haben gezeigt, dass eine exzentrische Position des Kolbens zur Dämpfventileinrichtung einen Einfluss auf den Querschnitt der Drossel ausübt, da die Lage der Kolbenstange in einem Schwingungsdämpfer von einer Kolbenstangenführung und dem Kolben bestimmt wird. Die radiale Position der Kolbenstange bestimmt aber auch den Querschnitt der Drossel, wenn die Dämpfventileinrichtung an der Kolbenstange befestigt ist.
  • Eine besonders einfache Lösung kann dadurch erreicht werden, wenn der einstellbare Anschlag von einem trägerseitigen Rand gebildet wird.
  • Bevorzug ist der Anschlag segmentartig ausgeführt. Bei einem segmentartigen Anschlag kann man die einzelnen Segmente unterschiedlich einstellen und damit die Position des Ventilelements leichter zum Kolben zentrieren.
  • Bei einer besonders einfachen Ausführung ist der Anschlag einteilig mit einem Deckel des Ventilträgers ausgeführt.
  • Alternativ kann der Anschlag an dem Kolben befestigt sein. Dann wird bei der Montage des Kolbens auch die Position des Ventilelements justiert.
  • Eine mögliche Ausführungsform kann z. B. darin, bestehen, dass der Anschlag von einer Hülse gebildet wird, die ab Kolben abgestützt ist.
  • Bei einer Variante der Erfindung wird der Anschlag von einer axial einstellbaren Anschlaghülse gebildet wird. Über die Überdeckung des Anschlags mit der Ringnut wird die maximale Aufweitposition des Ventilelements bestimmt. Der Anschlag kann beispielsweise ein Stufenprofil an einer Anschlagfläche für das Ventilelement aufweisen.
  • Dafür weist mindestens ein Kontaktflächenbereich des Ventilelements mit dem einstellbaren Anschlag eine Konusfläche auf.
  • Eine besonders feinfühlige Einstellfunktion lässt sich dadurch erreichen, dass die Anschlaghülse als eine Schraubhülse ausgeführt ist.
  • Ein Verfahren zur Einstellung des Anschlags gestaltet sich sehr einfach, indem der Anschlag in Abhängigkeit eines definierten Durchmessers des Ventilelements durch zumindest partielles plastisches Verformen des Ventilträgers mittels eines Umformwerkzeugs eingestellt wird.
  • Optional kann die Ringnut vor Beginn des Umformvorgangs eine Höhe aufweisen, die größer ist als die Bauhöhe des Ventilelements. Diese Option ermöglicht den Einsatz eines einteiligen Ventilträgers, bei dem bei maximal geöffnete Anschlagposition das Ventilelement in die Ringnut eingesetzt und anschließend der Anschlag eingestellt und damit das Ventilelement in der Ringnut unverlierbar gehalten wird.
  • Eine weiterer Einstellparameter des Anschlags wird dadurch erzielt, indem sich das Umformwerkzeug zur Einstellung des Anschlags an dem Kolben abstützt. Damit ist das Ventilelement und folglich auch die Dämpfventileinrichtung funktional zur radialen Kolbenposition ausgerichtet.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 Ausschnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers
    • 2 Querschnitt durch eine Dämpfventileinrichtung nach 1
    • 3 Draufsicht zur 2
    • 4 -6 Alternativvarianten zur Dämpfventileinrichtung nach 1
  • 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.
  • 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.
  • Beispielhaft ist ein Ventilträger 25 der Dämpfventileinrichtung 1 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 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.
  • Das Ventilelement 29 ist mit einer Rückstellfeder 35 bestückt, wie. z. B. in der 2 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.
  • Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 1 m/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.
  • In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die größer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 1 m/s, geht das Ventilelement 29 in eine Drosselstellung mit dem Drosselquerschnitt 39min 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 dafür über einen Anschlag 49 an einer Deckscheibe 51; 53 des Ventilträgers 25.
  • Die 2 zeigt eine Detaildarstellung der Dämpfventileinrichtung 1 nach 1. In der Vergrößerung ist erkennbar, dass die Ringnut 27 mit einer inneren Mantelfläche 55 des Ventilelements 29, Ringnutseitenflächen 57; 59 der Deckscheiben 51; 53 und einer Ringnutgrundfläche 61 einen Druckraum 63 bildet, der über mindestens eine Zuströmöffnung 65 und eine Abströmöffnung 67 mit dem Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers 3 verbunden ist. Der Druckraum 63 bewirkt eine nach radial außen gerichtete, das Ventilelement 29 aufweitende Kraftkomponente, die die in der Drosselstelle 31 herrschende Unterdrucksituation unterstützt. Die Funktionsbezeichnungen Zuströmöffnung und Abströmöffnung sind bei einer entgegengesetzten Anströmung der Dämpfventileinrichtung sinngemäß zu tauschen.
  • Der 2 ist des Weiteren zu entnehmen, dass der Anschlag 49 einstellbar ausgeführt ist. Eine gestrichelt dargestellte Kontur zeigt den Anschlag 49 in einer möglichen Ausgangsstellung. Der einstellbare Anschlag 49 wird von einem trägerseitigen Rand 69 gebildet. Bevorzug ist der Anschlag 49 einteilig mit einem Deckel bzw. einer der Deckscheiben 51; 53 des Ventilträgers 25 ausgeführt.
  • Der trägerseitige Anschlag 69 kann umlaufend vollständig geschlossen, aber auch segmentartig ausgeführt sein, wie die 3 zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Anschlag 49 in Abhängigkeit eines definierten Durchmessers des Ventilelements 29 durch zumindest partielles plastisches Verformen des Ventilträgers 25 mittels eines Umformwerkzeugs 71 eingestellt. Der Durchmesser der Strömungsleitfläche 33 stellt eine Bezugsgröße bei einer Einstellung des Anschlags 49 dar. Eine strichpunktierte Linie symbolisiert die optimale Aufweitstellung des Ventilelements 29, bei der ein minimaler Drosselquerschnitt 39 min vorliegt. Mit einem nicht dargestellten Werkzeug, das in den Druckraum eingeführt wird oder auf einem Strömungsprüfstand wird das Ventilelement 29 bis in die maximal zulässige Aufweitstellung entsprechend mit minimalen Drosselquerschnitt 39 min gebracht. In diesem Zustand wird der Anschlag 49 aus einer z. B. durch die gestrichelte Ausgangsposition in eine Zielposition umgeformt. Man kann dabei auch ausnutzen, dass die Ringnut 27 des Ventilträgers 25 vor Beginn des Umformvorgangs eine Höhe H aufweist, die größer ist als die Bauhöhe h des Ventilelements 29, um die Montage des Ventilelements 29 zu vereinfachen.
  • In der Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach 4 ist ein unabhängig von dem Verfahren zur Einstellung des Anschlags 49 nutzbarer Lösungsgedanke verwirklicht. Der Anschlag 49 wird in Abhängigkeit der radialen Position eines Kolbens 7 an der Kolbenstange 9, an der zumindest mittelbar auch die Dämpfventileinrichtung 1 befestigt ist, ausgerichtet. Dazu wird das Umformwerkzeug 71 beispielhaft bis an den Kolben 7 geführt, der damit als Bezugssystem wirkt. Das Umformwerkzeug 71 zur Einstellung des Anschlags 49 kann sich dabei an dem Kolben 7 radial abstützen.
  • In der 3 ist die Auswirkung der Orientierung des Anschlags 49 an der radialen Position des Kolbens 7 bezogen auf die Kolbenstange 9 dargestellt. Eine dünne Volllinie steht für die radiale Position des Kolbens 7 an der Kolbenstange 9. Es besteht ein offensichtlicher radialer Versatz 73 zwischen der Dämpfventileinrichtung 1, insbesondere dem Ventilträger 25 und dem Kolben 7. Durch eine gezielte Umformung der segmentartigen Anschläge 49 kann der radiale Versatz 73 zumindest teilweise kompensiert werden, indem z. B. ein Segment deutlich stärker in Richtung des maximalen Versatzes umgeformt wird.
  • Mir der 5 soll verdeutlicht werden, dass der Anschlag 49 zur Begrenzung der Aufweitbewegung des Ventilelements 29 auch an dem Kolben 7 befestigt sein kann. Damit erfolgt direkt eine Zentrierung des Ventilelements 29 zur radialen Kolbenposition auf der Kolbenstange 9. Beispielhaft kann der Anschlag 49 von einer Hülse 75 gebildet werden, die am Kolben 7 abgestützt ist und zudem noch radial deformierbar sein kann. Insbesondere ein segmentartiger Anschlag 49 bietet den Vorteil, dass zwischen den Segmenten ein Durchtrittsuerschnitt 77 für die Verbindung zwischen den Dämpfventilen am Kolben 7 und der Dämpfventileinrichtung 1 besteht.
  • Die 6 zeigt exemplarisch, dass der Anschlag 49 von einer axial einstellbaren Anschlaghülse 79 gebildet werden kann. In dieser konkreten Ausführung ist die Anschlaghülse 79 als eine Schraubhülse ausgeführt. Alternativ könnte zwischen der Anschlaghülse 79 und dem Ventilträger 25 auch eine Presspassung vorliegen, über die die axialen Betriebskräfte abgestützt werden können. Mindestens ein Kontaktflächenbereich 81 des Ventilelements 29 mit dem einstellbaren Anschlag 49 weist eine Konusfläche 83; 85 auf, sodass eine axiale Verstellbewegung der Anschlaghülse 49 zu einer Veränderung der maximalen Aufweitposition des Ventilelements 29 führt.
  • Bezugszeichen
    • 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
    29
    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
    innere Mantelfläche des Ventilelements
    57
    Ringnutseitenfläche
    59
    Ringnutseitenfläche
    61
    Ringnutgrundfläche
    63
    Druckraum
    65
    Zuströmöffnung
    67
    Abströmöffnung
    69
    Rand
    71
    Umformwerkzeug
    73
    Versatz
    75
    Hülse
    77
    Durchtrittsquerschnitt
    79
    Anschlaghülse
    81
    Kontaktflächenbereich
    83
    Konusfläche
    85
    Konusfläche
  • 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 102016210790 A1 [0002, 0003]
    • DE 102019215556 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Dämpfventileinrichtung (1), umfassend einen Ventilträger (25) mit einer umlaufenden Ringnut (27), in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement (29) zusammen mit einer Strömungsleitfläche (33) eine Drosselstelle (31) bildet, wobei die Drosselstelle (31) in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung übergeht und dabei die maximale Aufweitstellung des Ventilelements von einem Anschlag (49) bestimmt wird begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) einstellbar ausgeführt ist.
  2. Dämpfventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) in Abhängigkeit der radialen Position eines Kolbens (7) an einer Kolbenstange (9), an der zumindest mittelbar auch die Dämpfventileinrichtung (1) befestigt ist, ausgerichtet ist.
  3. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Anschlag (49) von einem trägerseitigen Rand (69) gebildet wird.
  4. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) segmentartig ausgeführt ist.
  5. Dämpfventileinrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) einteilig mit einem Deckel (51; 53) des Ventilträgers (25) ausgeführt ist.
  6. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) an dem Kolben (7) befestigt ist.
  7. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) von einer Hülse (75) gebildet wird, die ab Kolben (7) abgestützt ist.
  8. Dämpfventileinrichtung nach mindestens eines einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) von einer axial einstellbaren Anschlaghülse (79) gebildet wird.
  9. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaghülse (79) als eine Schraubhülse ausgeführt ist.
  10. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontaktflächenbereich (81) des Ventilelements (29) mit dem einstellbaren Anschlag (49) eine Konusfläche (83; 85) aufweist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) in Abhängigkeit eines definierten Durchmessers des Ventilelements (29) durch zumindest partielles plastisches Verformen des Ventilträgers (25) mittels eines Umformwerkzeugs (71) eingestellt wird.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (27) vor Beginn des Umformvorgangs eine Höhe H aufweist, die größer ist als die Bauhöhe h des Ventilelements (29.
  13. Verfahren zur Herstellung einer Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Umformwerkzeug (71) zur Einstellung des Anschlags (49) an dem Kolben (7) abstützt.
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