DE19729777A1 - Dämpfungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsventil für eine in zwei Strömungsrich­ tungen durchströmte Versorgungsleitung eines Verbrauches einer fluidi­ schen Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Dämpfungsventil zeigt die DE 33 12 510 A1. Dabei ist in ei­ nem Ventilgehäuse ein Ringkolben als Ventilelement beweglich angeordnet, der in der einen Richtung federbelastet an einem ringförmigen Ventilsitz an­ liegt. In der ungedrosselten Strömungsrichtung hebt der Ringkolben von dem Ventilsitz ab und das Medium kann im wesentlichen ungedrosselt durch den ringförmigen Ventilspalt strömen. In der entgegengesetzten Strömungs­ richtung wird der Ventilspalt durch den Ringkolben verschlossen und es folgt eine gedrosselte Durchströmung durch ebenfalls in dem Ringkolben vorge­ sehene Drosselbohrungen, die dann entsprechend zur Wirkung kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dämpfungsventil der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, welches fertigungstechnisch und baulich einfacher, funktio­ nell sicherer und weitgehendst frei von Strömungsgeräuschen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Dämpfungsventil erfolgen die gedrosselte und die ungedrosselte Durchströmung über den gleichen Ventilspalt, wodurch hohe Strömungsgeschwindigkeiten des verwendeten Mediums, insbeson­ dere Hydrauliköl, und damit verbundene Strömungsgeräusche unterbunden sind. Durch die Verwendung nur eines Ventilspalts für die Funktionen des Dämpfungsventils ergibt sich eine nicht unwesentliche bauliche Vereinfa­ chung; ferner tritt an dem Ventilspalt eine quasi Selbstreinigung auf, da die­ ser in beiden Strömungsrichtungen durchströmt wird und somit ggf. auftre­ tende Schmutzpartikel aus dem Ventilspalt wieder ausgetragen werden.

In einfacher Weise kann das bewegliche Ventilelement an einem im Ventil­ gehäuse vorgesehenen Anschlag in der Drosselstellung anliegen, so daß ein Mindestöffnungsquerschnitt am Ventilspalt aufrechterhalten bleibt. Ein derartiger Anschlag kann in vielfältiger Form vorgesehen sein, beispiels­ weise durch Vorsprünge unmittelbar an dem den Ventilspalt bildenden Ven­ tilsitzflächen, bevorzugt wird jedoch ein im Gehäuse festgelegter Ringteil als Anschlag vorgeschlagen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ferner ein zweites bewegli­ ches Ventilelement vorgeschlagen, mittels dem im Zusammenwirken mit dem ersten Ventilelement eine variable, druckbegrenzende Drosselwirkung geschaffen ist. Ober einen solchen variablen Ventilspalt können bei Druck­ stößen in der Drosselrichtung - wie sie beispielsweise bei Verwendung des Dämpfungsventils in Servolenkungen in Kraftfahrzeugen bei schnellen Lenkbewegungen oder von den Rädern des Kraftfahrzeuges ausgeübten Lenkstößen auftreten können - Druckstöße und Systemüberlastungen ver­ mieden werden.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles entnehmbar. Die schematische Zeichnung dazu zeigt in

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Servolenkung in einem Kraftfahrzeug mit zwei erfindungsgemäßen Dämpfungsventilen und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eines der Dämpfungsventile nach Fig. 1 mit einem Ventilgehäuse und zwei darin beweglich geführten Ventilele­ menten.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte hydraulische Servolenkung 10 für ein Kraftfahrzeug setzt sich im wesentlichen zusammen aus einem Vorrats­ behälter 12 für ein Hydraulikmedium, einer von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges angetriebenen hydraulischen Pumpe 14, einem mit den Lenkhandrad des Kraftfahrzeuges verbundenen Lenkungsventil 16 mit offe­ ner Mitte sowie einem Servomotor, z. B. einer Kolben-Zylinder-Einheit 18, die in nicht dargestellter Weise an dem Lenkgestänge der Lenkung des Kraftfahrzeuges angreifen oder in ein herkömmliches Lenkgetriebe integriert sein kann. Die Pumpe 14 saugt über eine Ansaugleitung 20 Hydraulikme­ dium aus dem Vorratsbehälter 12 an und fördert dieses über eine Vorlauflei­ tung 22 zum Lenkungsventil 16. Von dort kann das Hydraulikmedium über eine Rücklaufleitung 24 wieder zum Vorratsbehälter 12 zurückströmen (offene Mitte).

Über Versorgungsleitungen 26, 28 sind die durch den Kolben 30 der Kolben- Zylinder-Einheit 18 voneinander getrennten Hydraulikkammern 32,34 mit dem Lenkungsventil 16 verbunden und können in an sich bekannter Weise durch Drehen des Lenkhandrades wechselseitig mit Druck beaufschlagt werden, wobei die jeweils andere Hydraulikkammer über das Lenkungsventil 16 mit dem Rücklauf 24 der beschriebenen hydraulischen Anlage verbunden ist. In die Versorgungsleitungen 26, 28 sind z. B. am Zylindergehäuse 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 angebaute Dämpfungsventile 38 eingeschaltet.

Gemäß Fig. 2 ist ein jedes der Dämpfungsventile 38 in einer Hohlschraube 40 integriert, die mittels eines Außengewindes 42 in das Zylindergehäuse 36 einschraubbar ist, wobei ein nicht dargestellter, augenförmiger Anschluß der Versorgungsleitungen 26,28 mit radialen Bohrungen 44 der Hohlschraube 40 kommuniziert.

Die Hohlschraube 40 bildet somit ein Ventilgehäuse 46 mit im wesentlichen einer zentralen Bohrung 48, in der ein Ringteil 50 festgelegt ist.

In dem Ringteil 50 ist ein Ringkolben 52 mit einem im Durchmesser verrin­ gerten Abschnitt 54 verschiebbar geführt, wobei sich eine radiale Fläche zwischen dem Abschnitt 54 und dem im Durchmesser größeren Abschnitt 56 des Ringkolbens 52 an einer Ringschulter 58 des Ringteiles 50 abstützt. An der gegenüberliegenden Ringschulter 60 des Ringteiles 50 stützt sich ein weiteres, scheibenförmiges Ventilelement 62 ab, das mit einem kolbenarti­ gen Vorsprung 64 unter Bildung eines ringförmigen Ventilspaltes 66 (auf der Zeichnung übertrieben dargestellt) in die Bohrung 68 des Ringkolbens 52 einragt.

Am Außenumfang 70 des Ventilelementes 62 sind axial verlaufende Aus­ nehmungen 72 als Durchströmquerschnitte vorgesehen, die den Ventilspalt 66 strömungstechnisch mit dem hinter dem Ventilelement 62 liegenden Ab­ schnitt der zentralen Bohrung 48 verbinden.

Wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Ringkolben 52 in der Bohrung 74 des Ringteiles 50 verschiebbar geführt, während die Füh­ rung des Ventilelementes 62 über Umfangsabschnitte 70 in der zentralen Bohrung 48 erfolgt.

Ferner sind zwei Schraubendruckfedern 76, 78 vorgesehen, die die beiden Ventilelemente 52, 62 gegen die Ringschultern 58, 60 des Ringteils 50 fe­ dernd vorspannen. Die Schraubendruckfedern sind dabei wie dargestellt an den Ventilelementen 52, 62 und jeweils gegenüberliegend an einem Boh­ rungsgrund 80 innerhalb der Hohlschraube 40 und an einer durch Umbör­ deln eines am freien Ende der zentralen Bohrung 48 am Ventilgehäuse 46 vorgesehenen Kragens 82 festgelegten Scheibe 84 abgestützt. Die Scheibe 84 ist mit Durchströmöffnungen 86 versehen, so daß zunächst über die zen­ trale Bohrung 48 ein Strömungsdurchgang von den radialen Bohrungen 44 zum strömungstechnisch offenen Ende der zentralen Bohrung 48 vorliegt.

Der kolbenartige Vorsprung 64 des Ventilelementes 62 ist zur Erzielung ei­ ner definierten Kennlinie des Drosselverhaltens des Dämpfungsventiles 38 konisch und in nicht dargestellter Weise nichtrotationssymetrisch ausgebil­ det.

Die Funktion des beschriebenen Dämpfungsventiles 38 bzw. der beiden in der Fig. 1 hinsichtlich ihrer Anordnung gezeigten Dämpfungsventile 38 ist wie folgt:
Erfolgt eine Hydraulikfluidzuführung zu einer der Hydraulikkammern 32,34 der Kolben-Zylinder-Einheit, so wird das eine der Dämpfungsventile 38 wie in Fig. 2 dargestellt entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 88 durch­ strömt. Diese Durchströmung soll möglichst drosselfrei und unbehindert er­ folgen, wobei das Hydraulikfluid über die radialen Bohrungen 44 und durch die Bohrung 68 des Ringkolbens 52 strömt und durch den Druck des Hy­ draulikmediums das Ventilelement 62 auf der Zeichnung nach rechts ver­ schoben und der Ventilspalt 66 im erforderlichen Maße geöffnet wird.

Gleichzeitig erfolgt eine Durchströmung des zweiten Dämpfungsventiles 38 in umgekehrter Richtung (entgegen den Pfeilen 88). Dabei ist die erste Funktion des beweglichen Ventilelementes 62 die einer Drossel, in dem es sich auf der Zeichnung nach links verschiebt, bis es an der Ringschulter 60 des Ringteils 50 zur Anlage gelangt. In dieser Position ist der Ventilspalt 66 noch soweit geöffnet, daß er eine definierte Drosselwirkung erzeugt.

Bei einem Druckanstieg durch höhere Kolbengeschwindigkeit des Kolbens 30 des Servomotors 18 bzw. durch den dabei bewirkten größeren Rückstrom an Hydraulikfluid auf der stromaufliegenden Seite des Ventilelementes 62 wird nunmehr durch den auf die Stirnfläche 90 des Ringkolbens 52 wirken­ den hydraulischen Druckes der Ringkolben 52 auf der Zeichnung nach links verschoben, wodurch sich der Ventilspalt 66 entsprechend dem Rückstrom vergrößert. Die Dämpfungsfunktion kann durch die Auslegung des Quer­ schnittes der stirnseitigen Ringfläche 90, durch die Vorspannkraft und Fe­ derrate der Schraubendruckfeder 76 und durch die geometrische Auslegung des kolbenartigen Vorsprunges 64 des Ventilelementes 62 bestimmt werden. Durch die beschriebene Vergrößerung des Ventilspaltes 66 wird eine Druckbegrenzung erzielt, bzw. ein unzulässiger Überdruck im Rückstrom vermieden.

Das als Hohlschraube dargestellte Dämpfungsventil 38 kann auch unmittel­ bar in das Zylindergehäuse 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 18, in das Len­ kungsventil 16 oder als Durchgangsventil mit einer durchgehenden zentra­ len Bohrung 48 in die Versorgungsleitungen 26,28 integriert sein. Zur Ab­ stützung der Schraubendruckfeder 76 könnte dann eine weitere Scheibe 84 mit Durchströmöffnungen 86 angeordnet sein.

Ferner kann durch Entfall des Ringkolbens 52 zwischen dem Ringteil 50 und dem Ventilelement 62 ein einfaches Dämpfungsventil mit nichtvariablem Ventilspalt 66 geschaffen werden. Eine in der Drosselfunktion ggf. wirksame Überdrucksicherung (Druckbegrenzung) könnte mittels einer Sollbruchstelle in dem z. B. aus Kunststoff oder Leichtmetall hergestellten Ventilelement 62 vorgesehen sein, so daß z. B. der kolbenartige Vorsprung 64 bei einem unzulässig hohen Überdruck vom scheibenförmigen Ventilelement 62 sich lösen würde. Selbstverständlich müßte dann das Dämpfungsventil zur Wiederherstellung der Dämpfungsfunktion ersetzt oder repariert werden.

Claims (10)

1. Dämpfungsventil für eine in zwei Strömungsrichtungen durchströmte Ver­ sorgungsleitung eines Verbrauches einer fluidischen Anlage, bei dem in einem Ventilgehäuse zumindest ein bewegliches Ventilelement angeord­ net ist, welches in der einen Strömungsrichtung über einen ringförmigen Ventilspalt eine im wesentlichen ungedrosselte Durchströmung und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung durch Drosselstellen eine gedros­ selte Durchströmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die gedros­ selte Durchströmung über den gleichen, einen verringerten Durchström­ querschnitt bildenden Ventilspalt (66) hergestellt ist.

2. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilelement (62) mit einem am Ventilgehäuse (46) vorgese­ henem Anschlag (50) derart zusammenwirkt, daß in der Drosselstellung ein definierter Ventilspalt (66) aufrechterhalten bleibt.

3. Dämpfungsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net,daß durch Anordnung eines zweiten, beweglichen Ventilelementes (52) eine variable, druckbegrenzende Drosselwirkung geschaffen ist, wo­ bei die beiden Ventilelemente (52, 62) unmittelbar den Ventilspalt (66) bil­ dend zusammenwirken.

4. Dämpfungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ventilelement ein im Ventilgehäuse (46) geführter Ringkolben (52) ist, in den unter Bildung des ringförmigen Ventilspaltes (66) ein kolbenartiger Vorsprung (64) des anderen Ventilelementes (62) mehr oder minder eintaucht.

5. Dämpfungsventil nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilelemente (52, 62) an einem gehäusefesten Ringteil (50) als Anschlag in entgegengesetzten Richtungen federnd abgestützt sind.

6. Dämpfungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (52) mit einem im Durchmesser verringerten Abschnitt (54) in dem Ringteil (50) verschiebbar geführt und an der einen Ringschulter (58) des Ringteils (50) abgestützt ist und daß das andere scheibenförmige Ventilelement (62) an der anderen Ringschulter (60) des Ringteils (50) abgestützt ist.

7. Dämpfungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kol­ benartige Vorsprung (64) zur Erzielung einer definierten Drosselkennlinie konisch und/oder nichtrotationssymetrisch gestaltet ist.

8. Dämpfungsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (46) im we­ sentlichen eine zentrale Bohrung (48) aufweist, in der das Ringteil (50) festgelegt ist und in der das scheibenförmige Ventilelement (62) mit Außenumfangsbereichen (70) geführt ist.

9. Dämpfungsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Bohrung (48) zumindest an ihrem einen Bohrungsende mittels einer Scheibe (84) mit Durchflußöffnungen (86) verschlossen ist und die Scheibe (84) zugleich als Abstützung für eine ein Ventilelement (62) ge­ gen das Ringteil (50) vorspannende Feder (78) dient.

10. Verwendung des Dämpfungsventils nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche für eine hydraulische Servolenkung in einem Kraftfahrzeug in den Versorgungsleitungen (26, 28) zwischen einem Lenk­ ventil (16) und einem Servomotor (18).