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Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch.
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Aus der
DE 10 2020 209 121 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, bei der ein Ventilelement von zwei Schenkeln gebildet wird, die in einem Schwenklager miteinander verbunden sind. Das Schwenklager ist als ein geschlossenes Lager ausgeführt, bei dem ein Lagerbolzen vorliegt, der von jeweils einer Lageröffnung der Schenkel vollständig umschlossen ist.
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Die Dämpfventileinrichtung ist hinsichtlich des Auslösepunktes des Ventilelement justierbar. Der Auslösepunkt wird mittelbar durch den radialen Abstand der Schenkel zu einer Strömungsleitfläche eingestellt. Je geringer der Abstand zwischen einer äußeren Mantelfläche des Ventilelements bzw. der Schenkel zu der Strömungsleitfläche eingestellt ist, umso kleiner kann die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einer von der äußeren Mantelfläche und der Strömungsleitfläche gebildeten Drosselstelle sein, bis sich innerhalb der Drosselstelle ein Minderdruck aufbaut, der zu einer Verstellkraft auf das Ventilelement in Richtung der Strömungsleitfläche führt.
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Dazu verfügt die Dämpfventileinrichtung über ein Stellmittel, das sich einerseits an einem Ventilträger der Dämpfventileinrichtung und andererseits an einer inneren Mantelfläche des Ventilelements abstützt. Man verändert damit den von den Schenkeln eingeschlossenen Winkel ausgehend von dem Schwenklager.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache alternative Verstelleinrichtung für die Ausgangsposition der mindestens zwei Schenkel innerhalb der Dämpfventileinrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Verstelleinrichtung in die Stoßfuge eingreift und den Abstand der Stirnflächen der Schenkel zueinander ansteuert.
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Diese Bauform bietet die Möglichkeit, dass durch die Verstelleinrichtung selbst ein sich vergrößernder Spalt innerhalb der Stoßfuge von der Verstelleinrichtung im Rahmen einer Verstellbewegung zumindest teilweise wieder verschlossen wird.
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Bei einer Alternativlösung weist mindestens einer der Schenkel zum Schwenklager eine Lagerstelle mit einer Lagerschale auf, deren wirksame Lagerfläche einen Umfangswinkel kleiner als 360° aufweist, und die Verstelleinrichtung den Abstand der Lagerfläche zu einer Drehachse des Schwenklagers verändert.
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Der Umfangsbereich des Ventilelements an dem Schwenklager sorgt bei einer Aufweitbewegung im Vergleich zu anderen Umfangsbereichen des Ventilelements für die geringste Veränderung des Drosselquerschnitts. Mit dieser Bauform kann das Schwenkverhalten der Schenkel deutlich verändert werden, sodass auch der Umfangsbereich am Schwenklager in die Betrachtung einer möglichen Veränderung des Betriebsverhaltens der Dämpfventileinrichtung einfließen kann.
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Grundsätzlich besteht auch die Option, dass das Ventilelement über eine Verstelleinrichtung am Schwenklager und eine Verstelleinrichtung der Stoßfuge in seiner Position zur Strömungsleitfläche einstellbar sind. Dadurch kann der Ausgangswinkel der beiden Schenkel zueinander sogar konstant bleiben, wenn man den Ausgangsquerschnitt der Drosselstelle verändern will.
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Bei einer Ausführungsform weist die Verstelleinrichtung ein Exzenterelement aufweist, das das Ventilelement in seiner Position zur Strömungsleitfläche verstellt. Das Exzenterelement sorgt einerseits für eine Verlagerung der Schenkel zueinander, jedoch verschließt das Exzenterelement den dabei entstandenen Freiraum zwischen den zueinander weisenden Enden der Schenkel. Z. B. mittels einer in Radialrichtung wirkenden Rückstellfeder werden die beiden Schenkel stets gegen das Exzenterelement gespannt.
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Man kann auch vorsehen, dass für jeden Schenkel eine separate Verstelleinrichtung vorliegt, um eine asymmetrische Anordnung der Schenkel zur Strömungsleitfläche zu erhalten.
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Als Alternative zu einem Exzenterelement kann die Verstelleinrichtung ein Verstellelement mit einer Konuswirkfläche für den mindestens einen Schenkel des Ventilelements aufweisen. Eine Zylinderschraube mit einer Konusspitze kann z. B. als Verstellelement dienen.
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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 einer Däm pfventileinrichtung
- 2 Höhenschnitte durch die Dämpfventileinrichtung nach 2
- 4 Alternativvariante zur Ausführung nach den 1 -3
- 5 Verstelleinrichtung im Bereich einer Stoßfuge
- 6 Verstelleinrichtungen am Schwenklager und in der Stoßfuge
- 7 u. 8 Weitere Alternativvariante einer Dämpfventileinrichtung
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Die 1 zeigt stark vereinfacht eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen Schwingungsdämpfer 3 beispielhaft an einer axial beweglichen Kolbenstange 5 innerhalb eines mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinders 7. Die Dämpfventileinrichtung 1 umfasst ein Ventilelement 9 innerhalb einer Ringnut 11 eines Ventilträgers 13. Das Ventilelement 9 verfügt, wie die 2 und 3 zeigen, über mindestens zwei Schenkel 15; 17, die mit einer Strömungsleitfläche 19, die von einer Innenwandung des Arbeitszylinders 7 gebildet wird, eine Drosselstelle 21 darstellt. In Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle 21, die bei einer Relativbewegung des Ventilelements 9 zur Strömungsgeschwindigkeit 19 auftritt, bildet sich innerhalb der Drosselstelle 21 ein Minderdruck, der zu einer Aufweitbewegung des Ventilelements 9 in Richtung der Strömungsleitfläche 19 führt. Bei einer Aufweitbewegung des Ventilelements 9 bewegen sich die beiden Schenkel 15; 17 um ein Schwenklager 23 mit einer Schwenkachse 25, die vertikal durch den Ventilträger 13 verläuft. Gleichzeitig öffnet sich bei der Aufweitbewegung eine Stoßfuge 27 zwischen gegenüberliegenden endseitigen Stirnflächen 29; 31 der Schenkel 15; 17. Zur Minimierung einer Leckage zwischen einem Druckraum 33 und der Drosselstelle 21 liegt eine axiale Überlappung im Bereich der Stoßfuge 27 der Schenkel 15; 17 vor. Die Stoßfuge 15; 17 und das Schwenklager 23 müssen nicht unbedingt diametral zueinander angeordnet sein. Auch im Umfangswinkel unterschiedliche Schenkel 15; 17 können eingesetzt werden.
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Die Aufweitbewegung kann durch die Ausnutzung eines Drucküberschusses innerhalb des Druckraums 33 unterstützt werden. Der Druckraum 33 wird von den Wandungen der Ringnut 11 des Ventilträgers 13 und einer innenseitigen Mantelfläche 35 des Ventilelements 9 bzw. der Schenkel 15; 17 gebildet. Über mindestens eine Zuströmöffnung 37 innerhalb des Ventilträgers 13 oder zwischen dem Ventilelement 9 und dem Ventilträger wird der Druckraum 33 versorgt. Mindestes eine Abströmöffnung 39 dient der Abstimmung des Einflusses des Druckraums 33 auf die Aufweitbewegung. Dabei wird der Querschnitt der Zuströmöffnung 37 größer dimensioniert als der Querschnitt der Abströmöffnung 39. Ein wesentlicher Parameter zur Einstellung des Betriebsverhaltens der Dämpfventileinrichtung besteht im maximalen radialen Abstand 41 der Schenkel 15; 17 zur Strömungsleitfläche. Dieser radiale Abstand 41 definiert einen maximalen Durchlassquerschnitt der Drosselstelle 21. Je größer dieser Durchlassquerschnitt ist, umso größer muss die Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle 21 sein, bis sich ein Minderdruck einstellt, der zu einer Aufweitbewegung des Ventilelements führt. Praktisch stellt man über den radialen Abstand 41 bzw. den maximalen Durchlassquerschnitt den Einsatzpunkt der Dämpfventileinrichtung ein.
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Wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ventilelement und der Strömungsleitfläche und damit auch der Druck im Druckraum 33 abnimmt, sinkt auch der Einfluss des Minderdrucks innerhalb der Drosselstelle, dann sorgt eine Rückstellfeder 43 für eine Bewegung der Schenkel 15; 17 in ihre Ausgangsposition mit maximalem Durchlassquerschnitt.
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In der Ausführung nach den 2 und 3 verfügt die Dämpfventileinrichtung 1 über eine Verstelleinrichtung 45 zur Justierung des besagten Abstands 41 zur Strömungsleitfläche 19. Mindestens einer der Schenkel 15; 17 weist zum Schwenklager 23 eine Lagerstelle mit einer Lagerschale 47; 49 auf, deren wirksame Lagerfläche einen Umfangswinkel kleiner als 360° aufweist. Die Verstelleinrichtung verändert den Abstand der Lagerfläche zu einer Drehachse 25 des Schwenklagers 23. In den 2 und 3 sind die beiden Lagerschalen 47; 49 als gerade Konturen dargestellt, um den Zusammenhang deutlicher hervorzuheben. Die 2 zeigt die beiden Schenkel 15; 17 in der Ausgangsstellung, d. h. maximalem Durchlassquerschnitt. Hingegen sind in der 3 die Schenkel 15; 17 in ihrer maximalen Abstandsposition zur Drehachse 25 des Schwenklagers 23 dargestellt, ebenfalls bei maximaler Durchlassposition der Drosselstelle 21. Die Rückstellfeder 43 in der Bauform eines geschlitzten Federrings ist zur reproduzierbaren Dämpfventilcharakteristik der Dämpfventileinrichtung in Umfangsrichtung orientiert an den Schenkeln 15; 17 verbaut, z. B. in einer deckseitigen Rinne 51 der Schenkel 15; 17. Die Enden 53; 55 der Rückstellfeder 43 weisen in Richtung der Stoßfuge 27. Dadurch wird die Fügekraft der Rückstellfeder 43 auf das Schwenklager 23 gerichtet, hingegen ist die Aufweitbewegung der Schenkel 15; 17 im Bereich der Stoßfuge 27 wegen des langen Federarms an der Rückstellfeder 43 deutlich kleiner als im Bereich des Schwenklagers 23.
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Die Verstelleinrichtung 45 weist gemäß der Ausführung nach 1 ein Exzenterelement 57 auf, dass das Ventilelement 9 in seiner Position zur Strömungsleitfläche 19 verstellt. Das Exzenterelement 57 umfasst zwei Führungsstifte 59; 61, die jeweils in Deckelscheiben 63; 65 des Ventilträgers 13 gelagert sind. Mittels nicht dargestellter Werkzeugflächen, z. B. einem stirnseitigen Schlitzprofil in dem Führungsstift 59 kann das Exzenterelement 57 betätigt werden. Eine einfache Verdrehbewegung genügt, um das Ventilelement 9 radial aufzuweiten, wie die 2 und 3 zeigen. Trotz der Verstellbewegung führt die Verstellung der Lagerschalen 47; 49 nicht zu einer Leckagestelle innerhalb des Ventilelements 9, da das Exzenterelement 57 einen permanenten Kontakt an den Lagerschalen 47; 49 einhalten. Zudem sorgt die Rückstellfeder 43 für den Kontakt der Lagerschalen 47; 49 an dem Exzenterelement 57.
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In der 4 ist dasselbe Bauprinzip der Dämpfventileinrichtung 1 verwirklicht. Abweichend kommen jedoch zwei getrennt nutzbare Verstelleinrichtungen 45A; 45B mit jeweils einem Exzenterelement 57A; 57B pro Schenkel 15; 17 zur Anwendung, so dass die Schenkel separat zur Schwenkachse verlagert werden können. Mit dieser Bauform können auch kleinste Fertigungsabweichungen innerhalb der Geometrie der Schenkel 15; 17 kompensiert werden.
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In der Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach 5 greift die Verstelleinrichtung 45 in die Stoßfuge 27 ein und steuert damit den Abstand der Stirnflächen 29; 31 der Schenkel zueinander. Bei einer Änderung der Durchlassposition der Drosselstelle und der damit verbundenen Winkelstellung der Schenkel 15; 17 zueinander bleibt die Stoßfuge 27 in der maximalen Durchlassposition stets geschlossen. Auch bei dieser Variante kann eine einzelne Verstelleinrichtung 27, aber auch eine Verstelleinrichtung pro Schenkel 15; 17 entsprechend der 4 zur Anwendung kommen. Das Schwenklager 23 entspricht der Ausführung entsprechend dem Stand der Technik.
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Mit der Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach 6 soll gezeigt werden, dass es möglich und auch sinnvoll ist, wenn das Ventilelement 9 über eine Verstelleinrichtung 45 am Schwenklager 23 und eine Verstelleinrichtung 45 in der Stoßfuge 27 in seiner Position zur Strömungsleitfläche 19 einstellbar ist. Dann können die beiden Schenkel 15; 17 des Ventilelements 9 translatorisch zur Strömungsleitfläche 19 verlagert werden. Die Betriebsbewegung des Ventilelements 9 bzw. der Schenkel 15; 17 ist dann jedoch wieder eine Schwenkbewegung. Die Funktion des Schwenklagers wird durch die Anordnung der Rückstellfeder 43 (s. 3) in Umfangsrichtung bezogen auf die Stoßfuge 27 bestimmt. Bei einer geschlitzten Rückstellfeder 43 ist der Schlitz in Überdeckung mit der sich öffnenden Stoßfuge 27. Kommt eine in Umfangsrichtung geschlossene Ringfeder als Rückstellfeder 43 zur Anwendung, dann ist die Aufweitbewegung sowohl in der Stoßfuge 27 wie auch im Schwenklager 23 möglich. Aufgrund der vollumfänglichen Kraftunterstützung der Schenkel stellt diese Eigenschaft der Rückstellfeder keinen funktionalen Nachteil dar.
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Die Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach den 7 und 8, zeigt, dass die Verstelleinrichtung 45A; 45B auch ein Verstellelement 69 mit einer Konuswirkfläche 67 für den mindestens einen Schenkel 15; 17 des Ventilelements 9 aufweisen kann. Wie bei den Ausführungen nach den 1 und 4 kann das Verstellelement 45 einen der Schenkel 15; 17 oder auch beide Schenkel 15; 17 ansteuern. Die Axialbewegung des Verstellelements 69 mit seiner Konuswirkfläche 67 wird in eine Radialbewegung der Schenkel 15; 17 umgesetzt. Diese Bauform vereinfacht die Montage der Dämpfventileinrichtung 1, da das Verstellelement 69 auch nach Abschluss der Montage des Ventilelements 9 und der Endmontage des Ventilträgers 13 leicht nachträglich eingeschraubt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 3
- Schwingungsdämpfer
- 5
- Kolbenstange
- 7
- Arbeitszylinder
- 9
- Ventilelement
- 11
- Ringnut
- 13
- Ventilträger
- 15
- Schenkel des Ventilelements
- 17
- Schenkel des Ventilelements
- 19
- Strömungsleitfläche
- 21
- Drosselstelle
- 23
- Schwenklager
- 25
- Schwenkachse
- 27
- Stoßfuge
- 29
- Stirnfläche
- 31
- Stirnfläche
- 33
- Druckraum
- 35
- Mantelfläche des Ventilelements
- 37
- Zuströmöffnung
- 39
- Abströmöffnung
- 41
- Abstand zwischen Ventilelement und Strömungsleitfläche
- 43
- Rückstellfeder
- 45
- Verstelleinrichtung
- 47
- Lagerschale
- 49
- Lagerschale
- 51
- Rinne
- 53
- Enden der Rückstellfeder
- 55
- Enden der Rückstellfeder
- 57
- Exzenterelement
- 59
- Führungsstift
- 61
- Führungsstift
- 63
- Deckscheiben
- 65
- Deckscheiben
- 67
- Konuswirkfläche
- 69
- Verstellelement
