-
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Aus der
DE 10 2019 214 973 B3 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, die an einer axial beweglichen Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers angeordnet ist. Die Dämpfventileinrichtung umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Kopfteil, in dem eine Magnetspule und ein Ventilanker eines Vorstufenventils angeordnet sind. Ein Isolationsring und eine Polscheibe trennen diesen Aktuator von einem Ventilgehäusemittelteil, das in einer Stufenöffnung einen Hauptstufenventilkörper führt und einen Ventilsitzring für ein Hauptstufenventilkörper trägt.
-
Dem Ventilgehäusemittelteil schließt sich ein ringförmiger Kolben an, der eine Kolbendichtung trägt und damit einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum von einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum trennt. Der Kolben kann optional mit einem konventionellen Dämpfventil bestückt sein. Damit umfasst das vollständige Ventilgehäuse der Dämpfventileinrichtung drei in Reihe angeordnete Baugruppen, die über Gewinde miteinander verbunden sind.
-
Insbesondere das Ventilgehäusemittelteil stellt ein komplexes Bauteil dar, das aufwändig spanend hergestellt wird. Die Stufenöffnung an sich, aber auch eine radiale Steueröffnung als Drossel für ein Vorstufenventil müssen sehr genau gefertigt werden, damit die Dämpfventileinrichtung exakt arbeitet. In dem Ventilgehäusemittelteil befindet sich der hydraulische Teil eines Hauptstufenventils, dessen Hauptstufenventilkörpers in dem Ventilgehäusemittelteil radial geführt ist, so dass man das Ventilgehäusemittelteil auch als Hauptstufenventilgehäuse bezeichnen kann.
-
Die
JP 2019 -
138 401 A beschreibt eine Dämpfventileinrichtung mit einem mehrteiligen Gehäuse. Axial in Reihe zu einem eine Magnetspule tragenden Kopfteil des Ventilgehäuses ist ein Hauptstufenventilgehäuse angeordnet, das von einem Kolbenstangenzapfen gehalten wird. Der Kolbenstangenzapfen trägt einen Kolben, der zwei Arbeitsräume eines Schwingungsdämpfers voneinander trennt. Einer der Arbeitsräume ist über eine Durchgangsöffnung innerhalb des Bauteilverbunds Kopfteil-Kolben mit dem Hauptstufenventil verbunden.
-
In der Ausführung einer Dämpfventileinrichtung entsprechend der
DE 10 2020 214 289 A1 umfasst das Ventilgehäuse ein topfförmiges Kopfteil, in dem eine Magnetspule von einem Ventilgehäusemittelteil axial gehalten wird. Das Ventilgehäusemittelteil ist wiederum mit einem Kolben verbunden, der zwei Arbeitsräume eines Schwingungsdämpfers voneinander trennt. Innerhalb des Ventilgehäusemittelteils ist ein Gehäuseeinsatz fixiert, in dem ein Hauptstufenventilkörper radial geführt ist, der auf einer Ventilsitzfläche eines Ventilsitzrings aufliegt. Der Ventilsitzring ist mit dem Ventilgehäusemittelteil fest verbunden. Das Ventilgehäusemittelteil verfügt über eine Anzahl von Radialöffnungen, die den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum mit dem Hauptstufenventil verbinden.
-
Ein sehr ähnlicher konstruktiver Aufbau einer Dämpfventileinrichtung ist aus der
US 2018/0 003 259 A1 bekannt.
-
Die
DE 10 2020 202 848 A1 wiederum beschreibt einen Gehäuseeinsatz innerhalb eines Ventilgehäuses einer Dämpfventileinrichtung. Der Gehäuseeinsatz weist stirnseitig mindestens einen Radialkanal auf, der Bestandteil eines Überdruckventils zwischen einem Steuerraum eines Hauptstufenventils und einem Abfluss in Richtung eines Arbeitsraums ist.
-
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Fertigungsaufwand für das Ventilgehäuse zu verringern.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Über den Bauteilverbund kann die bisherige radiale Bohrung im Hauptstufenventilgehäuse umgangen werden. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung des Hauptstufenventilgehäuses ganz wesentlich. Des Weiteren verbessert sich die Belastbarkeit des Ventilgehäuses, da im Vergleich zum genannten Stand der Technik eine Verbindungsstelle innerhalb des Ventilgehäuses entfallen ist.
-
Diese Bauform eines Strömungswegs zwischen der Durchgangsöffnung und dem Hauptstufenventil vereinfacht zusätzlich die Herstellbarkeit des Hauptstufenventilgehäuses, da keine Radialkanäle vorliegen, für die man bei Einsatz eines Sinterverfahrens Querschieber innerhalb des Sinterwerkzeugs verwenden müsste.
-
Bevorzugt stützt sich das Hauptstufenventilgehäuse axial über ein Federelement an dem Ventilgehäuse ab. Im Gegensatz zu einem festen Anschlag kann der Federweg des Federelements zum Toleranzausgleich bei den eingesetzten Bauteilen verwendet werden.
-
Dafür weist das Kopfteil eine Stützfläche für das Federelement auf. Die Stützfläche kann eine sehr geringe radiale Ausdehnung aufweisen.
-
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird das Federelement von einer ringförmigen Federscheibe gebildet. Das Federelement wird wechselseitig zwischen dem Hauptstufenventilgehäuse und dem Kopfteil verspannt und benötigt deshalb nur einen sehr geringen axialen Bauraum.
-
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das Federelement als ein Druckbegrenzungsventil zwischen einem von dem Hauptstufenventilgehäuse und dem Kopfteil gebildeten Anschlussraum zu der Durchgangsöffnung und einem Rückraum des Hauptstufenventils ausgeführt ist. Über diesen Strömungsweg kann das Hauptstufenventil bei Bedarf hydraulisch überbrückt werden, sodass die Dämpfventileinrichtung insgesamt in ihrer Dämpfkraft abgeregelt wird.
-
Es ist vorgesehen, dass sich das Hauptstufenventilgehäuse axial auf einem Ventilsitzring abstützt, der die Ventilsitzfläche des Hauptstufenventils aufweist.
-
Dadurch sind die beiden wichtigsten Komponenten des Hauptstufenventils bezüglich ihrer Längsachsen stets optimal winkelgerecht zueinander ausgerichtet. Toleranzbedingte Winkelfehler des Hauptstufenventilgehäuses zum Kopfteil werden zudem durch die Flexibilität des Federelements ausgeglichen.
-
Des Weiteren zentriert sich das Hauptstufenventilgehäuse radial an dem Ventilsitzring. Damit wirkt sich ein Winkelfehler der Längsachsen zwischen dem Hauptstufenventilgehäuse und dem Ventilgehäuse nicht auf die Funktionalität des Hauptstufenventils aus.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Ventilsitzring in dem Kopfteil fixiert. Die Fixierung kann als Gewindeverbindung, Pressverbund oder auch Schweißung ausgeführt sein. Im Rahmen der Montage der Dämpfventileinrichtung kann das Hauptstufenventil durch eine Verschiebebewegung des Ventilsitzrings eingestellt und fixiert werden.
-
Alternativ kann sich der Ventilsitzring zumindest mittelbar axial am Kolben abstützen. Die Einstellung des Hauptstufenventils erfolgt dann über die Hinzufügung von Einstellscheiben zwischen dem Ventilsitzring und dem Kolben. Der elastische Anschlag für das Hauptstufenventilgehäuse sorgt dann für eine Gewindesicherung in dem Bauteilverbund Kopfteil-Kolben.
-
Eine weitere Maßnahme zur Optimierung des Hauptstufenventilgehäuses für den Herstellungsprozess in einem Sinterverfahren besteht darin, dass ein Drosselkanal für die Anströmung eines Vorstufenventils zur Schließkraftsteuerung des Hauptstufenventils von dem Hauptstufenventilgehäuse und den darin eintauchenden Hauptstufenventilkörper gebildet wird.
-
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
Es zeigt:
- 1 u. 2 Längsschnitte durch den Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung
- 3 Hauptstufenventilgehäuse in perspektivischer Darstellung
-
Die 1 und 2 zeigen Längsschnitte in zwei unterschiedlichen Winkelausrichtungen durch einen Schwingungsdämpfer 1 im Bereich einer Dämpfventileinrichtung 3. Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinder 5, in dem eine Kolbenstange 7 axial beweglich geführt ist. An der Kolbenstange 7 ist die Dämpfventileinrichtung 3 montiert, indem ein Ventilgehäuse 9 der Dämpfventileinrichtung mit der Kolbenstange 7 verschweißt ist. Grundsätzlich wären auch alternative Verbindungstechniken möglich.
-
Das Ventilgehäuse 9 umfasst ein topfförmiges Kopfteil 11, das mit der Kolbenstange 7 verbunden ist und einen Aktuator 13 aufnimmt, der eine Magnetspule 15 und einen axial beweglichen Ventilanker 17 aufweist. Der Ventilanker 17 ist Bestandteil eines Vorstufenventils 19, das ein Hauptstufenventil 21 innerhalb eines Hauptstufenventilgehäuses 23 ansteuert. Das Hauptstufenventilgehäuse 23 schließt sich innerhalb des Kopfteils 11 räumlich dem Aktuator 13 an.
-
Ein Kolben 25 mit einem Kolbenring 27, in diesem Fall einer Kolbenfolie, trennt einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 29 von einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 31 des Arbeitszylinders 5. In der einfachsten Ausgestaltung kann der Kolben 25 als ein einfacher Ring ausgeführt sein, der den Kolbenring 27 trägt, um die Dichtfunktion zu erreichen. In der vorliegenden Ausführung verfügt der Kolben 25 über einen Boden 33 mit Durchlasskanälen für zwei Durchströmungsrichtungen. Die Durchlasskanäle 35; 37 sind an ihrer Austrittsseite mit mindestens einer Ventilscheibe 39; 41 bestückt und bilden damit jeweils ein Vorventil 43; 45 für die beiden Durchströmungsrichtungen durch die Dämpfventileinrichtung 3.
-
Das Kopfteil 11 und der Kolben 25 sind unter Umgehung des Hauptstufenventilgehäuses 23 miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen wird von einem Gewinde gebildet, bei dem das Kopfteil 11 in den Kolben 25 eingeschraubt wird.
-
In dem Kopfteil 11 ist mindestens radiale eine Durchgangsöffnung 47 für das Hauptstufenventil 21 ausgeführt. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die mindestens eine radiale Durchgangsöffnung 47 im Kolben 25 ausgeführt ist, z. B. wenn ein Ringabschnitt 49 des Kolbens 25 entsprechend länger ausgeführt wäre.
-
Das Hauptstufenventil 21 verfügt über eine Ventilsitzfläche 51, die auf einem Ventilsitzring 53 ausgeführt ist. Dieser Ventilsitzring 53 ist in der vorliegenden Variante über eine Gewindeverbindung 55 mit dem Kopfteil 11 verbunden und befindet sich damit an dem einem Boden 57 des Kopfteils 11 gegenüberliegenden Ende. Der Ventilsitzring 53 verfügt über einen L-förmigen Querschnitt und begrenzt damit einen Sammelraum 59 zwischen dem Boden 33 des Kolbens 25 und einem Hauptstufenventilkörper 61. Eine ringförmige Stützfläche 63 des Ventilsitzrings 53, radial außerhalb der Ventilsitzfläche 51 und axial zu dieser in Richtung des Kolbens 25 verlagert, stützt das Hauptstufenventilgehäuse 23 axial ab. Am gegenüberliegenden Ende des Hauptstufenventilgehäuses 23 stützt es sich axial über ein Federelement 65 an dem Kopfteil 11 des Ventilgehäuses 9 ab. Damit ist das Hauptstufenventilgehäuse 23 axial elastisch zwischen dem Ventilsitzrichtung 53 und dem Federelement 65 verspannt. An einer Innenwandung 67 des Kopfteils 11 ist für das Federelement 65 eine Stützfläche 69 ausgeführt. Das Federelement 65 wird von einer ringförmigen Federscheibe gebildet, die mit einer Deckseite 71 an dem Hauptstufenventilgehäuse 23 mit einer zweiten Deckseite 73 an der Stützfläche 69 des Kopfteils 11 verspannt ist.
-
Neben der axialen Abstützung übernimmt der Ventilsitzring 53 auch die Zentrierung des Hauptstufenventilgehäuses 23 innerhalb des Ventilgehäuses 9. Zwischen dem Hauptstufenventilgehäuse 23 und dem Kopfteil 11 besteht eine Spielpassung, die so groß dimensioniert ist, so dass die Zentrier- und Stützfunktion und damit auch die Winkelausrichtung in Längsrichtung von dem Ventilsitzring 53 übernommen wird. Damit zentrieren und orientieren sich die gegeneinander abdichtenden Komponenten direkt aneinander.
-
Das Hauptstufenventilgehäuse 23 umfasst abstrakt betrachtet drei Ringabschnitte 23A; 23B; 23C jeweils mit Überdeckungen zu dem Nachbarabschnitt. Wie insbesondere die 3 zeigt, verfügt ein äußerer Ringabschnitt 23A über einen umlaufenden Auflagering 75 mit einem axialen Zahnprofil 77. Das Zahnprofil 77 bildet mindestens eine Radialnut.
-
Nach radial innen und axial in Richtung des Vorstufenventils 19 versetzt, schließt sich dem äußeren Ringabschnitt 23A ein mittlerer geschlossener Ringabschnitt 23B an. Dadurch ergibt sich zwischen den Zahnprofilen 77 eine Strömungsverbindung 79 zwischen der Durchgangsöffnung 47 im Kopfteil 11 und der Ventilsitzfläche 51 des Hauptstufenventils 21. Stirnseitig greift am zweiten Ringabschnitt 23B das Federelement 65 an. Das Hauptstufenventil 21 wird, wie bereits erwähnt, von dem Vorstufenventil 19 hinsichtlich einer Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper 61 gesteuert. Dazu verfügt die Dämpfventileinrichtung über einen Drosselkanal 81, der an die Strömungsverbindung 79 zwischen der Durchgangsöffnung 47 im Kopfteil 11 und der Ventilsitzfläche 51 angeschlossen ist. Der Drosselkanal 81 ist in dem zweiten Ringabschnitt 23B ausgeführt und wird von mindestens einer axial verlaufenden Nut einer Innenwandung 83 des Hauptstufenventilgehäuses 23 und dem darin eintauchenden Hauptstufenventilkörper 61 gebildet.
-
In dem dritten Ringabschnitt 23C mit dem kleinsten Innendurchmesser ist der Hauptstufenventilkörper 61 geführt, der als gestufter Ventilkörper ausgeführt ist. Ein Längenabschnitt mit größerem Durchmesser sorgt für eine druckbeaufschlagte Fläche 85, die in Schließrichtung des Hauptstufenventils 21 wirksam ist. Über das Vorstufenventil 19 wird, gespeist von dem Drosselkanal 81, ein Druckniveau aufgebaut, das die Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper bestimmt.
-
Der Hauptstufenventilkörper 61 verfügt über mindestens einen Axialkanal 87, der den Sammelraum 59 mit einem Rückraum 89 des Hauptstufenventils 21 verbindet. Der Rückraum 89 wird axial von dem Aktuator 13 begrenzt. (1) Bei einer Anströmung der Dämpfventileinrichtung über den Sammelraum 59 passiert das Dämpfmedium den Axialkanal 87 und gelangt dann über den Rückraum 89 durch das Vorstufenventil 19 und einen Winkelkanal im Hauptstufenventilkörper zur druckbeaufschlagten Fläche 85 und weiter durch den Drosselkanal 81 zur Strömungsverbindung 79. In Abhängigkeit der Einstellung und der Bestromung des Aktuators 13 wirkt eine Schließkraft, die der Abhubkraft im Sammelraum entgegensteht. Je nach Einstellung hebt der Hauptstufenventilkörper 61 mehr oder weniger hoch an der Ventilsitzfläche 51 ab und gibt die Strömung zur Durchlassöffnung 47 frei. Das Hauptstufenventilgehäuse 23 und das Kopfteil 11 bilden einen Anschlussraum 91. Dieser Anschlussraum 91 wird axial einerseits von dem Ventilsitzring 53 zusammen mit dem äußeren Ringabschnitt 23A des Hauptstufenventilgehäuses 23 begrenzt. Über das Zahnprofil 77 im äußeren Ringabschnitt 23A besteht eine Anbindung an die Strömungsverbindung 79. Ein zweites axiales Ende des Anschlussraums 91 wird von dem Federelement 65 zur Abstützung des Hauptstufenventilgehäuses 23 begrenzt. Bei einer extremen Belastung der Dämpfventileinrichtung unabhängig von der Anströmrichtung kann das Federelement 65 entweder von dem Hauptstufenventilgehäuse 23 oder der Stützfläche 69 am Kopfteil 11 abheben und bildet damit ein Druckbegrenzungsventil, das dem Hauptstufenventil für beide Durchströmungsrichtungen hydraulisch parallelgeschaltet ist. Bei einer Anströmung über die mindestens eine Durchgangsöffnung 47 in den Anschlussraum 91 hebt das Federelement 65 vom Hauptstufenventilgehäuse 23 ab. Erfolgt die Anströmung über den Sammelraum 59 und über den Axialkanal 87 in den Rückraum 89, dann hebt das Federelement 65 von der Stützfläche 69 am Kopfteil 11 ab. Somit sind die beiden Arbeitsräume 29; 31 bei sich öffnendem Druckbegrenzungsventil miteinander verbunden.
-
Bei der Montage werden die Bauteile des Aktuators 13 und des Vorstufenventils 19 über das offene Ende in das Kopfteil 11 eingeführt. Danach wird die Federscheibe 65 bis an die Stützfläche 69 geschoben. Es folgt das Hauptstufenventil 21 mit dem Hauptstufenventilkörper 61, dem Hauptstufenventilgehäuse 23 und dem Ventilsitzring 53. In diesem Montagezustand kann die Dämpfventileinrichtung 3 einer Prüfung unterzogen werden. Bei Bedarf kann die Vorspannung einer Federanordnung 93 des Ventilankers 17 verändert werden, indem man den Hauptstufenventilkörper 61 in Richtung der Magnetspule 15 verschiebt. Das Vorstufenventil 19 und das Hauptstufenventil 21 sind als Weg-Folge-Ventile ausgeführt. Somit wird die Federanordnung 93 über den Kraftfluss Hauptstufenventil-Vorstufenventil-Ventilanker eingestellt. Bei dieser Justierung werden über den Ventilsitzring 53 auch die Ventilsitzfläche 51 und das Hauptstufenventilgehäuse 23 verschoben. Insbesondere die synchrone Verschiebung von Hauptstufenventilkörper 61 und Hauptstufenventilgehäuse 23 ist vorteilhaft, da dadurch auch die Drosselwirkung des Drosselkanals 81 garantiert konstant bleibt und sich Fertigungsungenauigkeiten nicht auswirken können. Die eingestellte Position des Hauptstufenventils 21 wird durch das Federelement 65 gesichert. Wie bereits erwähnt können zwischen dem Ventilsitzring 53 und dem Boden 33 des Kolbens 25 auch Distanzscheiben eingelegt werden, die die Position des Hauptstufenventils über den Kolben bestimmen. (2)
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Dämpfventileinrichtung
- 5
- Arbeitszylinder
- 7
- Kolbenstange
- 9
- Ventilgehäuse
- 11
- Kopfteil
- 13
- Aktuator
- 15
- Magnetspule
- 17
- Ventilanker
- 19
- Vorstufenventil
- 21
- Hauptstufenventil
- 23
- Hauptstufenventilgehäuse
- 25
- Kolben
- 27
- Kolbenring
- 29
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 31
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 33
- Boden des Kolbens
- 35
- Durchlasskanal
- 37
- Durchlasskanal
- 39
- Ventilscheibe
- 41
- Ventilscheibe
- 43
- Vorventil
- 45
- Vorventil
- 47
- radiale Durchgangsöffnung
- 49
- Ringabschnitt
- 51
- Ventilsitzfläche
- 53
- Ventilsitzring
- 55
- Gewindeverbindung
- 57
- Boden des Kopfteils
- 59
- Sammelraum
- 61
- Hauptstufenventilkörper
- 63
- Stützfläche am Stützring
- 65
- Federelement
- 67
- Innenwandung des Kopfteils
- 69
- Stützfläche am Kopfteil
- 71
- Deckseite des Federelements
- 73
- zweite Deckseite des Federelements
- 75
- Auflagering
- 77
- Zahnprofil
- 79
- Strömungsverbindung
- 81
- Drosselkanal
- 83
- Innenwandung des Hauptstufenventilgehäuses
- 85
- druckbeaufschlagte Fläche am Hauptstufenventilkörper
- 87
- Axialkanal
- 89
- Rückraum
- 91
- Anschlussraum
- 93
- Federanordnung
- 95
- Distanzscheibe
