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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung einer Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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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.
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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.
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DE 10 2019 215 558 A1 offenbart eine Dämpfventileinrichtung, ebenfalls basierend auf der
DE 10 2016 210 790 A1 , bei der das im Durchmesser veränderbare Ventilelement von mindestens zwei schwenkbaren Schenkeln gebildet wird, wobei die Schenkel aus einem starren Werkstoff bestehen können.
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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.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Problem der Einhaltung des minimalen Drosselquerschnitts der Dämpfventileinrichtung zu lösen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Ventilträger mit dem Ventilelement an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers angeordnet wird, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt die äußere Mantelfläche des Ventilelements zumindest mittelbar zu einer kolbenstangenseitigen Bezugsfläche innerhalb des Schwingungsdämpfers ausgerichtet wird.
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Über die Nacharbeitung der Dämpfventileinrichtung bei einem teilmontierten Schwingungsdämpfer können die fertigungsbedingten Fertigungstoleranzen kompensiert werden. Dadurch kann der Aufwand für eine besonders maßhaltige Fertigung der Einzelteile reduziert werden.
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Eine Möglichkeit zur Umsetzung des Verfahrens besteht darin, dass das Ventilelement mittels eines Zentrierwerkzeugs zu der kolbenstangenseitigen Bezugsfläche ausgerichtet wird. Das Ventilelement kann für seine Zentrierung zum Ventilträger relativ zum Ventilträger fixiert werden. Danach erfolgen die radiale Positionierung und Fixierung des Ventilträgers.
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Für den Fertigungsablauf ist es besonders einfach, wenn das Zentrierwerkzeug an einer Mantelfläche der Kolbenstange ausgerichtet wird. Es sind dann nur die Dämpfventileinrichtung mit dem Ventilelement und die Kolbenstange selbst notwendig, um den Zentriervorgang durchführen zu können. Für das Zentrierwerkzeug steht ein unbegrenzter Bauraum an dieser Baueinheit zur Verfügung.
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Eine qualitativ hochwertige Zentrierung des Ventilelements wird insbesondere dann erreicht, wenn das Zentrierwerkzeug an einer Führungsfläche eines an der Kolbenstange befestigten Kolbens zentriert wird. Die Kolbenstange wird von einer Kolbenstangenführung und dem Kolben innerhalb des Zylinders des Schwingungsdämpfers zentriert. Tendenziell ist die Dämpfventileinrichtung an der Kolbenstange räumlich näher am Kolben als zu einer Kolbenstangenführung ausgerichtet. Folglich ist der Einfluss des Kolbens auf die radiale Position des Ventilelements zum Arbeitszylinder größer als der Einfluss der Kolbenstangenführung oder auch der Mantelfläche der Kolbenstange.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Mantelfläche des Ventilelements im montierten Zustand zum Ventilträger mechanisch nachgearbeitet werden.
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Beispielsweise kann die Mantelfläche nachgeprägt werden. Der notwendige Umformgrad an dem Ventilelement ist vergleichsweise gering, sodass eine Prägung vielfach ausreichend ist, um ein qualitativ hochwertiges Endprodukt zu erzielen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Mantelfläche auch spanend nachgearbeitet werden, z. B. mittels eines Schleifverfahrens.
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Wenn der Fokus der Nachbearbeitung auf die Einhaltung eines Einsatzpunkts der Dämpfventileinrichtung gelegt wird, dann wird die Nachbearbeitung bei einem minimalen Durchmesser des Ventilelements durchgeführt.
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Soll hingegen eine maximale Dämpfkraft besonders präzise eingehalten werden, dann wird die Nachbearbeitung bei einem maximalen Durchmesser des Ventilelements durchgeführt.
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Zur Einstellung des Ventilelements für die Nacharbeitung kann das Ventilelements mittels eines Spreizwerkzeugs auf den maximalen Durchmesser aufgeweitet werden.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Ausschnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers
- 2 Justierung mittels Zentrierwerkzeug
- 3 Justierung mittels Prägewerkzeug
- 4 Justierung mittels spanender Bearbeitung
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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 des Zylinders 11 eine Strömungsleitfläche 33 darstellt.
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Das Ventilelement 29 ist mit einer Rückstellfeder 35 bestückt. Zwischen der Strömungsleitfläche 33 und einer äußere Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 39 vor, der zum ersten Dämpfventil 5 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 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, wie die 3 und 4 zeigen.
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Im Hinblick auf ein Arbeitsverhalten der Dämpfkrafteinrichtung 1, das einer Zielarbeitskennlinie entspricht, stellen der Einsatzpunkt der Drosselstelle 31 bedingt durch den maximalen Drosselquerschnitt und die maximale Dämpfkraft bei einer vorgegebenen Hubgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 innerhalb des Zylinders 11 wichtige Einzelarbeitspunkte innerhalb einer Arbeitskennlinie der Dämpfventileinrichtung 1 dar. Deshalb ist es sinnvoll die Dämpfventileinrichtung 1 zu justieren.
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Im Rahmen des Montageablaufs entsprechend der 2 wird als erster Verfahrensschritt der Ventilträger 25 mit dem Ventilelement 29 an der Kolbenstange 9 des Schwingungsdämpfers 3 angeordnet, jedoch noch nicht abschließend befestigt. Der Ventilträger 25 ist radial geringfügig zur Kolbenstange 9 verlagerbar. Das Ventilelement 29 liegt aufgrund der Vorspannung der Rückstellfeder 35 an einem Zentrierprofil 55 an einer Ringnutgrundfläche 57 an.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die äußere Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 durch den Einsatz eines Zentrierwerkzeugs 59 zumindest mittelbar zu einer kolbenstangenseitigen Bezugsfläche 61 innerhalb des Schwingungsdämpfers 3 ausgerichtet. Das Zentrierwerkzeug 59 kann z. B. von einer Schale gebildet werden, die einen L-förmigen Halbschnitt aufweist und eine Anschlagfläche 63 für die Kolbenstange und eine Anschlagfläche 65 für das Ventilelement 29 aufweist.
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Wenn das Zentrierwerkzeug 59 seine Justierposition erreicht hat, dann wird der Ventilträger 29 fixiert, z. B. durch den Einsatz eines Umformwerkzeugs 67, der einen Befestigungsabschnitt 69 des Ventilträgers 29 in eine Befestigungsnut 71 der Kolbenstange 9 verdrängt. Bei einer Schraubbefestigung des Ventilträgers 29 wird die Schraubbefestigung geschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Ventilelement 29 mittels des Zentrierwerkzeugs 59 zu der kolbenstangenseitigen Bezugsfläche 61 ausgerichtet, wobei als Bezugsfläche eine Mantelfläche der Kolbenstange 9 dient.
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Im rechten Halbschnitt der 2 wird zwar dasselbe grundsätzliche Justierverfahren eingesetzt, jedoch wird das Zentrierwerkzeug 59 an einer Führungsfläche 73 des an der Kolbenstange 9 befestigten Kolbens bzw. Dämpfventilkörpers 7 zentriert. Dafür ist eine Montage des Kolbens 7 an der Kolbenstange 9 abgeschlossen, bevor die Justierung der Dämpfventileinrichtung 1 vorgenommen wird. Das Zentrierwerkzeug 59 liegt dabei an der äußeren Führungsfläche 73 des Kolbens 5 an, die auf der Innenwandung des Zylinders 11 gleiten wird. Ggf. kann eine Kolbendichtung zur Anwendung kommen. Wenn die korrekte konzentrische Position des Ventilelements 29 zum Kolben 5 vorliegt, dann wird auch hier der Ventilträger 25 fixiert.
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Die 3 und 4 zeigen einen Justierablauf an der Dämpfventileinrichtung 1, bei der die Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 im montierten Zustand zum Ventilträger 25 mechanisch nachgearbeitet wird. In der 3 wird dabei die Mantelfläche 37 nachgeprägt. Der rechte Halbschnitt zeigt das Ventilelement in einem Umfangsbereich mit einem optimalen Fertigungsergebnis. Eine innere Mantelfläche 75 des Ventilelements 29 liegt an dem Zentrierungsprofil 55 an und es besteht ein radialer Spalt 77 zu dem Anschlag 49. Der Durchmesser der äußeren Mantelfläche 37 ist als optimal anzusehen.
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In dem linken Halbschnitt wird ein Prägewerkzeug 79 eingesetzt, das als Bezugsfläche 61 die Mantelfläche der Kolbenstange 9 nutzt. Der Verband aus Ventilelement 29 und Zentrierprofil 55 wird von dem Prägewerkzeug 79 radial verformt, bis auch hier der optimale Außendurchmesser des Ventilelements 29 eingestellt ist. Zum besseren Verständnis ist eine Deformierung des Zentrierprofils 55 dargestellt. Je nach Werkstoffpaarung Ventilelement-Zentrierprofil kann auch ausschließlich das Ventilelement 29 radial gestaucht werden. Die Stauchung kann sich auf einen Umfangswinkel beschränken aber auch vollständig umlaufend ausgeführt sein.
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In der Ausführung nach 4 wird die äußere Mantelfläche 37 des Ventilelements 29 spanend nachgearbeitet, z. B. mittels eines Schleifverfahrens. Stellvertretend für nutzbare Schleifverfahren ist ein Schleifwerkzeug 81 vereinfacht dargestellt. Grundsätzlich ist es auch bei einer spanenden Nachbearbeitung möglich, dass diese bei einem minimalen Durchmesser des Ventilelements 29 durchgeführt wird. Dabei wird das Ventilelement entsprechend der Darstellung nach 3 radial am Zentrierprofil 55 abgestützt.
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In der 4 ist alternativ dargestellt, dass die Nachbearbeitung auch bei einem maximalen Durchmesser des Ventilelements 29 durchgeführt wird. Dazu kann das Ventilelement 29 mittels eines Spreizwerkzeugs 83 auf den maximalen Durchmesser aufgeweitet werden, z.B. bis das Ventilelement 29 an dem Anschlag 49 anliegt. Für den Einsatz des Spreizwerkzeugs 83 können z. B. Zuströmöffnungen 85 in einen Druckraum 87 innerhalb des Ventilträgers 25 genutzt werden. Auch hier kann sich das Spreizwerkzeug 83 an der Mantelfläche der Kolbenstange 9 abstützen, so dass der Anschlag 49 keinesfalls zwingend erforderlich 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
- 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
- Zentrierprofil
- 57
- Ringnutgrundfläche
- 59
- Zentrierwerkzeug
- 61
- Bezugsfläche
- 63
- Anschlagfläche
- 65
- Anschlagfläche
- 67
- Umformwerkzeug
- 69
- Befestigungsabschnitt
- 71
- Befestigungsnut
- 73
- Führungsfläche
- 75
- innere Mantelfläche des Ventilelements
- 77
- Spalt
- 79
- Prägewerkzeug
- 81
- Schleifwerkzeug
- 83
- Spreizwerkzeug
- 85
- Zuströmöffnung
- 87
- Druckraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016210790 A1 [0002, 0003, 0004]
- DE 102019215556 A1 [0003]
- DE 102019215558 A1 [0004]
