DE19842155B4

DE19842155B4 - Ventileinrichtung

Info

Publication number: DE19842155B4
Application number: DE19842155A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Rothe (FH); Dirk Dipl.-Ing. Rennecke (FH); Rolf Mintgen
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1998-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: GB2341663A; GB9921634D0; GB2341663B; ES2164557A1; BR9904168A; JP2000120752A; AU4760199A; JP3274435B2; FR2784165B1; DE19842155A1; ES2164557B2; AU763495B2; US6202979B1; FR2784165A1

Abstract

Ventileinrichtung, umfassend einen Ventilkörper, der die Durchströmung einer Fluidenverbindung der Ventileinrichtung beeinflußt, indem der Ventilkörper eine Ventilbewegung ausführt, bei der sich der Abstand zwischen einer Ventilfläche und dem Ventilkörper ändert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventileinrichtung 19 zwei in Reihe angeordnete Schließventile (27; 47 bzw. 27; 47') mit jeweils einem Ventilkörper (29; 49; 49') umfaßt, wobei das zweite Schließventil (47; 47') erst dann öffnet, wenn das erste schon auf Durchlaß geschaltet ist und
daß der Ventilkörper (29; 49; 49') mit einer seine Ventilbewegung entgegenwirkenden Dämpfeinrichtung in Wirkverbindung steht, wobei die Dämpfeinrichtung (37a; 37a'; 41; 41'; 41c; 41c'; 55; 55') geschwindigkeitsabhängig wirksam ist und einen Verdrängen (37a; 37a') aufweist, der in Abhängigkeit der Bewegung des Ventilkörpers in eine mit einem Druckmedium gefüllte Dämpftungskammer (55; 55') bewegbar ist, wobei die Dämpfeinrichtung (37a; 37a'; 41; 41'; 41c; 41c'; 55; 55') mindestens einen Drosselquerschnitt (41c; 41c') aufweist und die Dämpfungskammer (55; 55') von...

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein grundsätzliches Problem bei einer Ventileinrichtung ist darin zu sehen, daß Strömungs- oder Schaltgeräusche auftreten. Bei Dämpfventilen hat man Beruhigungskanäle eingeführt, die einen plötzlichen Druckunterschied zwischen der An- und Abströmseite verhindern.
Des weiteren ist bei schaltbaren Dämpfventilen bekannt, daß der Schaltvorgang nur dann vorgenommen wird, wenn ein Höchstdruck im Schwingungsdämpfer unterschritten wird, da ansonsten ebenfalls Schaltgeräusche spürbar sind. In diesem Zusammenhang wurden auch Versuche unternommen, den Betriebsweg des Ventilkörpers zu begrenzen, damit keine Schaltgeräusche auftreten können.

In der DE 18 06 748 A wird ein Rückschlagventil zum Einbau in druckführende Gehäuse, Strömungsmittelleitungen oder dergleichen gezeigt, das ein Verschlußstück mit einem Führungsteil und einen Ventilsitzkörper umfasst, wobei das Verschlußstück mit einem daran angeordneten Schaft in einer als Sackloch ausgebildeten Bohrung des Führungsteils verschieblich geführt ist. Die Bohrung ist über eine Drosselbohrung mit einem Raum hinter dem Verschlußstück verbunden. Ein sich auf dem Ventilsitzkörper aufsetzendes Kopfteil des Verschlußstücks enthält ein relativ gegenüber dem Kopfteil verschiebliches Dämpfungsglied, wobei das zylinderförmige Dämpfungsglied in einer Ringnutförmigen Ausnehmung im Kopfteil des Verschlußstücks gehalten und geführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung zu erhalten, die möglichst keine Schaltgeräusche verursacht, eine geringe innere Reibung aufweist und unter allen Betriebszuständen eine vorgesehene Betriebsbewegung ausführt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Dämpfeinrichtung verhindert eine zu rasche Öffnungsbewegung der Ventileinrichtung, die einerseits Strömungsgeräusche des Strömungsmediums oder auch Schaltgeräusche aufgrund der Masse des Ventilkörpers hervorrufen kann.

Die Dämpfeinrichtung ist zudem geschwindigkeitsabhängig wirksam. Damit besteht eine direkte Abhängigkeit zwischen dem Staudruck als Betriebskraft und der Gegenmaßnahme der Dämpfeinrichtung, die ebenfalls geschwindigkeitsabhängig arbeitet. Auf eine komplizierte Elektronik, die denselben Effekt liefern könnte, kann man verzichten.

Die Dämpfeinrichtung weist einen in eine mit einem Druckmedium gefüllte Dämpfkammer bewegbaren Verdränger auf, wobei die Dämpfeinrichtung mindestens einen Drosselquerschnitt aufweist, aber auch mehrere Drosselquerschnitte eingesetzt werden können, so daß eine hubabhängige Dämpfwirkung möglich wird. Die Dämpfungskammer wird von einem becherförmigen Gehäuse gebildet, in das der Verdränger eintaucht.

Der Drosselquerschnitt der Dämpfeinrichtung ist relativ klein bemessen. Damit der Spalt zwischen dem Verdränger und dem Gehäuse keinen Einfluß auf die Dämpfwirkung ausübt, ist der Verdränger zur Dämpfungskammer abgedichtet.

Gemäß einem Unteranspruch ist vorgesehen, daß der Ventilkörper axial beweglich ist und von einem Schieber bei seiner Betriebsbewegung unterstützt wird, wobei der Schieber eine Baueinheit mit dem Verdränger bildet.

Im Hinblick auf eine einfache Herstellung weist die Dämpfungskammer eine gestufte Innenkontur auf, wobei ein Längenabschnitt der Dämpfungskammer eine Laufbahn für den Verdränger darstellt. Dadurch muß nicht die gesamte Innenwandung der Dämpfungskammer mit einer größeren Genauigkeit hergestellt werden.

Als weitere Maßnahme zur Beeinflussung der Betriebsbewegung des Ventilkörpers ist vorgesehen, daß die Dämpfungskammer eine Rasteinrichtung aufnimmt, die aus Rastmitteln und Gegenrastmitteln besteht, wobei die Rastmittel mit dem Ventilkörper in Wirkverbindung stehen und mindestens eine Betriebsstellung des Ventilkörpers definieren.

So bestehen die Rastmittel aus radial beweglichen Stützmitteln für den Ventilkörper, wobei die Rastmittel in Gegenrastmittel eingreifen.

Im Hinblick auf eine einfache Montage bilden die Rastmittel mit dem Schieber eine Baueinheit. Praktisch stellen die Rastmittel eine hülsenförmige Verlängerung des Schiebers dar, wobei die Verlängerung Axialschlitze aufweist, die die radiale Beweglichkeit der Stützmittel ermöglicht.

Im Hinblick auf eine definierte Schließposition des Ventilkörpers ist der Schieber von einer innerhalb der Dämpfungskammer angeordneten Schließfeder vorgespannt.

Zur Verbesserung der Ventilkörperführung umfaßt der Ventilkörper einem Ventilschieber, der innerhalb der Fluidenverbindung zusammen mit einem Gehäuse der Ventileinrichtung einen Staudruckraum bildet, wobei der Staudruckraum von einer Dichtung abgedichtet wird, die in Grenzen radial beweglich ausgeführt ist. Um das Reibungsproblem im Zusammenhang mit der Betriebsbewegung des Ventilkörpers zu minimieren, ist die Dichtung in einer Nut gekammert, wobei die Dichtung einen Freigang zum Nutgrund aufweist. Es besteht nur eine geringe Vorspannung der Dichtung im Staudruckraum. Die eigentliche Dichtwirkung wird von der Vorspannung des Staudrucks erzeugt.

Um einen Staudruck bei einer Einfahrbewegung des Ventilschiebers zu verhindern, weist der Staudruckraum eine Druckausgleichsverbindung auf. Zur Bauraumeinsparung ist die Druckausgleichsverbindung im Ventilschieber angeordnet.

Zusätzlich weist der Druckausgleichsraum eine weitere Druckausgleichsverbindung auf, die von einer Dichtungseinheit angesteuert wird, die das Gehäuse der Ventileinrichtung abdichtet, wobei das Gehäuse zwei Arbeitsräume voneinander trennt und im Betrieb der Ventileinrichtung axial bewegt wird, wobei die Dichtungseinheit einen ersten äußeren Dichtring aufweist, der im Hinblick auf eine geringe Reibung ausgeführt ist und ein innerer Dichtring den äußeren radial vorspannt und in Abhängigkeit seiner Stellung innerhalb einer Ringnut im Gehäuse die weitere Druckausgleichsverbindung ansteuert.

Der Staudruckraum weist eine zusätzliche Druckausgleichsverbindung im Ventilschieber auf, die unabhängig von anderen Druckausgleichsverbindungen den Stauraum mit einem Arbeitsraum verbindet. Damit stehen maximal drei Druckausgleichsverbindungen zur Verfügung, so daß auch bei einer Fehlfunktion einer der Druckausgleichsverbindungen eine gesicherte Ventilschieberbewegung möglich ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Beispielhafte Einbausituation
2a–2d Ausführungsvarianten der Erfindung im Schnitt
3 Dämpfkolben in Verbindung mit der Erfindung
Die 1 zeigt stilisiert ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Fahrzeugheckklappe 3, die um eine quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtete Schwenkachse 5 beweglich angeordnet ist. Zur Unterstützung der Öffnungsbewegung ist zwischen einer Fahrzeugkarosserie und der Fahrzeugheckklappe ein Kolben-Zylinderaggregat 7 über Anschlußorgane 9; 11 beweglich angelenkt. Das Kolben-Zylinderaggregat umfaßt einen Zylinder 13 und eine darin axial beweglich Kolbenstange 15, wobei jeweils ein Bauteil an der Fahrzeugkarosserie und ein Bauteil an der Fahrzeugheckklappe angreift, so daß eine Bewegung der Fahrzeugheckklappe synchron mit einer Ein- oder Ausfahrbewegung der Kolbenstange abläuft. Der Einsatz des Kolben-Zylinderaggregates beschränkt sich nicht nur auf Fahrzeugheckklappen, sondern kann auf andere Anwendungen, z. B. Fahrzeugtüren, übertragen werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den 2a bis 2d dargestellt, wobei sich die Darstellungen der 2b bis 2d auf den Teil des Kolben-Zylinderaggregats 7 beschränkt, der einen Kolben 17 an der Kolbenstange 15 aufweist.
Für die weitere Beschreibung sind die 2a und 2b heranzuziehen. Der Kolben 17 bildet das Gehäuse für eine Ventileinrichtung 19, die die stufenlose hydraulische Blockierung des Kolben-Zylinderaggregates 7 ermöglicht, indem eine Fluidenverbindung 21 zwischen den durch den Kolben mit dem Kolbenring 17b separierten Arbeitsräumen 23; 25 willkürlich geschaltet werden kann. Dazu verfügt die Ventileinrichtung über ein erstes Schließventil 27, das einen Ventilkörper 29, im weiteren Ventilschließkörper 29 genannt, aufweist, der von einem Ventilring gebildet wird und in einer Ventilhülse 31, die einen Abschnitt des Kolbens bildet, axial beweglich gelagert ist. Dabei liegt der Ventilschließkörper zwischen zwei Halteflächen 33; 33' der Ventilschieber 35; 35' an. Die Ventilschieber sind auf der Kolbenstange 15 axial beweglich angeordnet und werden unter Zwischenschaltung eines Schiebers 37; 37' von einer Schließfeder 39; 39' axial vorgespannt. Die Schließfeder wiederum stützt sich an einem Boden 41a; 41a' ab, der Teil eines Gehäuses 41 ist, das eine Dämpfungskammer 55 bildet. Das Gehäuse 41 weist eine gestufte Innenkontur auf, die eine Laufbahn 41b; 41b' für einen Verdränger 37a; 37a" bildet. Der Verdränger 37a; 37a' ist Teil des Schiebers 37; 37'. In dem Gehäuse 41; 41' ist mindestens ein Drosselquerschnitt 41c; 41c' eingearbeitet. Man kann mehrere Drosselquerschnitte vorsehen, die in Abhängigkeit der Hublage des Verdrängers 37a; 37a' wirksam sind. Alternativ kann bei entsprechendem Bauraum der Drosselquerschnitt auch im Verdrängen ausgeführt sein. Der Verdränger 37a; 37a' ist durch eine Ringdichtung 37b; 37b' zur Dämpfungskammer 55; 55' abgedichtet, damit Leckströme die Dämpfwirkung nicht beeinflussen können.
Innerhalb der Dämpfungskammer ist eine Rasteinrichtung 129; 129' angeordnet, die aus Rastmitteln 131; 131' und Gegenrastmitteln 133; 133' besteht. Die Rastmittel 129; 129' stehen über den Schieber 39; 39' mit dem ersten Ventilschließkörper 29 in Wirkverbindung und bestehen aus radial beweglichen Stützmitteln, die in eine Raststufe der Gegenrastmittel eingreifen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rastmittel, der Schieber und der Verdrängen als eine Baueinheit ausgeführt. Eine Ringfeder 135; 135' sorgt neben der Eigenspannung der Stützmittel für eine radiale Vorspannkraft zwischen den Stützmittel und der jeweiligen Raststufe, von denen es minde stens zwei gibt. Alternativ kann die Schließfeder 39; 39' auch zwischen dem Gehäuse 41; 41' und den Stützmitteln angeordnet sein, sofern die Bauraumverhältnisse es zulassen.
Die Ventileinrichtung 19 ist spiegelbildlich zum ersten Ventilschließkörper 29 aufgebaut, so daß eine Blockierfunktion für beide Durchströmungsrichtungen der Fluidenverbindung 21 möglich ist. Um die Figuren nicht mit Bezugsziffern zu überfrachten, wurden einige Bezugsziffern nur in einer Hälfte der spiegelbildlichen Ventileinrichtung eingezeichnet.
Die 2b zeigt die Ventileinrichtung in der Blockierstellung. Beide Arbeitsräume 23; 25 haben denselben Betriebsdruck. Der Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 befindet sich im mittleren Teil der Ventilhülse 31, einem Dichtflächenbereich 43. Ausgehend von dem Dichtflächenbereich schließt sich eine Drosseleinrichtung 45; 45' auf einer Abströmseite des ersten Schließventils 27 an. Die Drosseleinrichtung besteht aus einer Anzahl von Nuten 45, 45' unterschiedlicher Länge, um mit zunehmendem Verstellweg des Ventilschließkörpers 29 einen größeren Durchströmungsquerschnitt freizugeben.
Die Ventileinrichtung 19 umfaßt zwei Schließventile 27; 47 bzw. 27; 47' die in Reihe angeordnet sind, wobei das zweite Schließventil 47; 47' erst dann öffnet, wenn das erste schon auf Durchlaß geschaltet ist. Auch das zweite Schließventil 47; 47' verfügt über einen Ventilschließkörper 49; 49', der als eine radial elastische Dichtung ausgeführt ist. Die elastische Dichtung ist in einer Nut 51; 51' gekammert und kann sich radial bis auf einen Nutgrund 53; 53' des Ventilschiebers 35; 35' des zweiten Einzelventils 47; 47' verformen. Damit verfügt der zweite Ventilschließkörper 49; 49' nur über eine sehr geringe Vorspannung, so daß auch nur eine geringe Reibkraft vom Ventilschließkörper 49; 49' ausgeht.
Auch dem zweiten Schließventil 47; 47' ist auf der Abströmseite eine Drosseleinrichtung nachgeschaltet, die aus Schlitzen 57; 57' im Rohrkörper 17a des Kolbens besteht. Damit soll verhindert werden, daß der volle Staudruck, der auf das zweite Schließventil einwirkt, ungehindert über das zweite Schließventil 47; 47' strömen und Geräusche verursachen kann.
Bei der Ventileinrichtung 19 soll aus Gründen des Bedienungskomforts eine gestufte Ventilauslösekraft eingesetzt werden. Dazu sind an den beiden Schließventilen 27; 47; 47' unterschiedlich große druckbeaufschlagte Flächen vorgesehen. Bei dem ersten Schließventil 27 ist die druckbeaufschlagte Fläche dem Flächeninhalt des ersten Ventilschließkörpers 29 gleichzusetzen, im folgenden A_Ring genannt. Das zweite Schließventil 47; 47' verfügt über eine wesentliche größere druckbeaufschlagbare Fläche, die sich aus dem Kreisring des Ventilschiebers 35; 35' mit dem Ventilschließkörper 49; 49' ergibt, im weiteren A_{Ventilschieber} bezeichnet. Die Fläche A_{Ventilschieber} ist deutlich größer, so daß die wirksamen Offenhaltungskräfte am zweiten Schließventil um ein Vielfaches höher sind als die Betätigungskräfte am ersten Schließventil, wobei die Betätigungskräfte nur einen kurzen Moment aufgebracht werden müssen und dann eine komfortable Benutzung vorliegt.
Die Öffnungskräfte werden nicht nur von der Schließfeder 39; 39', sondern in Überlagerung mit der Rasteinrichtung 129; 129' bestimmt.
Ein grundsätzliches Problem bei Ventilschiebern liegt immer dann vor, wenn diese in einen Hohlraum der Fluidenverbindung 21 eingeschoben oder herausbewegt werden. Es sollte vermieden werden, daß ein Staudruck oder ein Unterdruck entsteht, der die Ventilschieberbewegung hemmt. Deshalb verfügt die Ventileinrichtung 19 über ein Rückschlagventil 67; 67', das eine Druckausgleichsverbindung 69; 69' zu- oder abschaltet. Das Rückschlagventil wird von dem Kolbenring 17b des Kolbens gebildet, der die beiden Arbeitsräume 23; 25 hydraulisch trennt. Der Kolbenring ist innerhalb einer Kolbenringnut 71 geführt, wobei die Kolbenringnut einen Schaltweg 73; 73' aufweist, in den die Druckausgleichsverbindungen 69; 69' münden. Der Kolbenring 17b ist als eine Dichtungseinheit anzusehen, die aus einem inneren Dicht- und Vorspannring 17ba und einem äußeren Dicht- und Gleitring 17bb besteht. Der äußere Gleitring 17bb ist vornehmlich auf einen geringen Reibungskoeffizienten zum Zylinder 13 ausgelegt und kann beispielsweise aus Teflon bestehen. Im Gegensatz dazu ist der innere Vorspannring aus einem Elastomer hergestellt.
Als weitere Maßnahme für die Funktion „Vermeidung von Unterdruck in der Fluidenverbindung 21, 21' dient eine weitere Druckausgleichsverbindung 87; 87', die im Ventilschieber 35; 35' ausgeführt ist und ein zur Fluidenverbindung 21; 21' hin öffnendes Rückschlagventil in Form einer Kippscheibe 89; 89' aufweist, die zwischen zwei Begrenzungsanschlägen am Ventilschieber durch Druckbeaufschlagung geschaltet wird.
In der Ruhestellung ist das erste Schließventil 27 und die beiden zweiten Schließventile 47; 47' sowie die Rückschlagventile mit der Kippscheibe 89; 89' zwischen der Fluidenverbindung 21; 21' und den Arbeitsräumen 23; 25 geschlossen. Die erste Druckausgleichsverbindung 69; 69', die vom Kolbenring geschaltet wird, ist in der Ruhestellung geöffnet.
Bei einer Kolbenstangenbewegung in Pfeilrichtung strömt das Medium aus dem Arbeitsraum 25 größtenteils zum Ventilschieber 35. Das einströmende Medium wird in Richtung des Innendurchmessers des Schiebers 35 abgelenkt und mittels Längskanäle 79 in Richtung des ersten Schließventils 27 weitergeleitet. Am Schieber 35 ist die dem Schließkörper 29 des ersten Schließventils 27 zugewandte Stirnfläche 33 schräg ausgebildet, damit der Schließkörper eine definierte Betriebsstellung einnimmt, aber auf der anderen Seite eine Ringkammer 81 vorliegt, in der sich ein Staudruck aufbauen kann, der den Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 axial verschieben kann.
Zu Beginn der Öffnungsbewegung des ersten Schließventils 27 und des zweiten Schließventils 47 stellt sich eine Situation ein, wie sie in der 2c erkennbar ist. Es strömt ein geringerer Teil des Mediums in den Spalt 83' zwischen dem Rohrkörper 17a und dem Zylinder 13 bis zum Kolbenring 17b. Der Schaltweg 71' zwischen der Dichtungseinheit und der Dichtungsnut ist geschlossen. In dem Moment, wenn der Kolbenring 17b die Druckentlastungsverbindungen 69' gesperrt hat, der Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 die Nuten 45' nach dem Ventildichtbereich 43 noch nicht erreicht hat, würde sich in der Fluidenverbindung 21 ein Unterdruck aufbauen. Dieser Unterdruck wäre für das Öffnungsverhalten des zweiten Schließventils 47' nachteilig. Deshalb öffnet das Rückschlagventil 87'; 89' der weiteren Druckausgleichsverbindung 89' in diesem Moment und läßt Medium vom Arbeitsraum 23 in die Fluidenverbindung 21' einströmen. Sobald das erste Schließventil 27 einen Mediumübertritt zuläßt, verschließt der Staudruck in der Fluidenverbindung 21' aufgrund der unterschiedlich großen druckbeaufschlagten Flächen wieder das Rückschlagventil 87'; 89'. Dabei ist es für die Funktion des linken zweiten Schließventils 47' unerheblich, ob das Rückschlagventil am rechten Ventilschieber 35 geöffnet oder geschlossen ist.
Bei einem sich öffnenden ersten Schließventil 27 kann das über die Nuten 45' im Rohrkörper 17a in die Fluidenverbindung 21 einströmende Medium einen zweiten kleineren Staudruck auf das zweite Schließventil 47' aufbauen. Es entsteht kein nennenswerter Leckverlust. Der zweite Ventilschließkörper 49', der einen Freigang zum Nutgrund 53' aufweist, wird dabei axial gegen die linke Nutseitenwand und gegen die Innenwandung des Rohrkörpers 17a hydraulisch vorgespannt. Der auf die druckbeaufschlagte Fläche A_{Ventilschieber} wirksame Staudruck bewegt den Ventilschieber 35' gegen die Kraft der Schließfeder 39' und der Rasteinrichtung 129' zusammen mit dem Ventilschließkörper 49' in den Bereich der Schlitze 57'. Damit öffnet sich auch das zweite Schließventil 47', wobei ein weiterer Druckabbau durch die als Drosseleinrichtung ausgelegten Schlitze 57' vorgenommen wird, um all zu große Drucksprünge und damit Geräusche zu vermeiden.
Der Verschiebeweg des Schiebers 37' und des Ventilschiebers 35' führt gegen die Haltekraft der Rasteinrichtung 129' zu einer Bewegung des Verdrängers 37a' des Schiebers 37' in die Dämpfungskammer 55'. Das in der Dämpfungskammer befindliche Medium wird über die Drosselquerschnitte 41c' verdrängt, was eine dynamische Druckkraft zur Folge hat, die der Betriebsbewegung des Schiebers 37' und damit des ersten und des zweiten Ventilschließkörpers 29; 49' entgegenwirkt. In Abhängigkeit der Staudruckgröße wird eine Dämpfung erzeugt, die eine zu rasche Öffnungsbewegung des Ventilschiebers 35' und damit eine Geräuschbildung verhindert. (2d).
Wenn die Kolbenstange 15 nicht mehr bewegt wird, sinkt auch der Staudruck auf das zweite Schließventil 47', bis die Kraft der Schließfeder 39' größer ist als die Öffnungskraft des Staudrucks und die Haltekraft der Rasteinrichtung 129', wobei die Stützmittel der Rastmittel 131' eine radiale Aufweitbewegung ausführen und in die erste Raststellung übergeführt werden. Das Rückschlagventil 87; 89' der zweiten Druckentlastungsverbindung 89' ist dabei geschlossen, hingegen die erste Druckentlastungsverbindung 69' mit dem vom Kolbenring 17b gebildeten Rückschlagventil geöffnet, so daß der Ventilschieber 35' kontrolliert in die Fluidenverbindung 21 einfahren kann, bis die Ruhestellung wieder eingenommen ist. Zusätzlich wird eine dritte Druckausgleichsverbindung 35a' wirksam, die radial im Ventilschieber, möglichst nahe an einem Anschlag 35b' des Ventilschiebers 35' ausgeführt ist. Die dritte Druckausgleichsverbindung verbindet die Fluidenverbindung 21 über die Längskanäle 79 mit der Dämpfungskammer 55', die wiederum über den mindestens einen Drosselquerschnitt 41c' mit dem Arbeitsraum 25 verbunden ist. Dadurch kann sich in der Fluidenverbindung 21 kein ungewollter Staudruck einschließen.
Da beide Ventilschieber 35; 35' identisch ausgeführt sind, ist eine Blockierung nach einer Kolbenstangenbewegung in entgegengesetzter Richtung mit dem rechten zweiten Schließventil 47 exakt nachzuvollziehen, wie bereits beschrieben. Man kann aber unterschiedliche Federkräfte bei den Schließfedern 39; 39' vorsehen, um die notwendigen Staudruckkräfte den Erfordernissen anzupassen.
Es gibt Anwendungen, bei denen die Blockierfunktion in einem bestimmten Bereich mit sehr großer Wahrscheinlichkeit nicht genutzt wird. Dafür weist der Zylinder mindestens eine Bypassnut 91 oder eine Durchmessererweiterung auf, die eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 23; 25 unabhängig von der Betriebsstellung der Ventileinrichtung 19 zulassen.
Die weitere Beschreibung bezieht sich auf die 2a. Der gesamte Kolben 17 kann mit seinen Innenbauteilen als eine Baueinheit unabhängig von der Kolbenstange 13 vormontiert werden. Die Befestigung des Kolbens erfolgt über ringförmige Halteelemente 93; 95, die in den Bereich jeweils einer Sicke 97; 99 innerhalb der Kolbenstange 15 gebracht werden. Zwischen den beiden Sicken in der Kolbenstange ist der Kolben ausgerichtet. Wenn die gewünschte Lage des Kolbens eingenommen ist, werden die beiden Halteelemente in eine Formschlußverbindung mit der jeweiligen Sicke verpresst. Damit ist die axiale Lage des Kolbens festgelegt.
Es ist zu berücksichtigen, daß beispielsweise bei einem Unfall die Blockierfunktion der Ventileinrichtung aus unerfindlichen Gründen nicht zu lösen ist. Deshalb würde das Halteelement 95, das beispielsweise die Abstützung übernimmt, wenn die Klappe geöffnet werden muß, abreißen, wenn eine oberhalb der annehmbaren Betätigungskraft angreifende Losreißkraft eingeleitet wird. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel ist es das Halteelement 95 zwischen dem Kolben 17 und einem Trennkolben 101.
Der Trennkolben 101 wird von einer Schraubendruckfeder 103 vorgespannt. Es ist aber durchaus sinnvoll, wenn der Raum 105 zwischen dem Trennkolben und einem Boden 107 des Kolben-Zylinderaggregates mit einem Druckgas vorgespannt ist, so daß auf eine Stirnfläche der Kolbenstange ein Betriebsdruck einwirkt, der die Kolbenstange in Ausfahrrichtung bewegt.
Das Kolben-Zylinderaggregat 7 verfügt zusätzlich zur Ventileinrichtung 19 über einen mechanisch-hydraulischen Druckanschlag 111, der eine Anschlaghülse 113 aufweist, die sich über eine Druckanschlagfeder 115 an einer Kolbenstangen-Führungseinheit 117 abstützt.
Die Anschlaghülse weist einen umlaufenden Flansch 119 auf, in dem ein Dichtungsring 121 eingelegt ist, der einen Spalt zwischen der Anschlaghülse 113 und dem Zylinder 13 abdichtet. Die Innenwandung der Anschlaghülse ist gestuft ausgeführt, wobei eine Stirnfläche 123 ab dem Einsatzpunkt des Druckanschlages 111 mit einem Flansch 125 des Halteelementes 93 in Berührung kommt.
Der Durchmesser der Stufe von der Eingangsseite der Anschlaghülse ist im Verhältnis zum Durchmesser des Halteelementes 93 derart ausgelegt, daß sich keine nennenswerte Drosselung einstellt. Die eigentliche Drosselung wird von einer Dämpföffnung 127 in der Anschlaghülse übernommen. Diese Dämpföffnung verbindet die Rückseite der Anschlaghülse mit der Zuströmseite in den Kolben 17.
Die Darstellung der 2a ist im Bezug auf die Baulänge des Kolben-Zylinderaggregates komprimiert. Selbstverständlich setzt der Druckanschlag nicht unmittelbar an der Bypassnut 91 an. Der Abstand zwischen der Bypassnut und dem Einsatzpunkt des Druckanschlages ist auf den jeweiligen Einsatzfall abzustimmen.
Bei einer Kolbenstangenbewegung, bei der sich der Arbeitsraum 23 verkleinert, bewegt sich das Halteelement 93 ab einer definierten Hublage in die gestufte Innenwandung mit einer nahezu konstanten Geschwindigkeit. Das im Arbeitsraum 23 befindliche Medium, wie bereits beschrieben in der Regel ein hydraulisches Fluid, kann durch die geöffneten Ventile 27; 47 des Kolbens strömen. Sobald die Stirnfläche 125 des Halteelementes 93 an der Stirnfläche 123 anliegt, baut sich aufgrund der Dämpföffnung 127 eine Dämpfkraft auf, die die Geschwindigkeit des Kolbens reduziert. Der Flansch 125 und die Absatzfläche bilden dann eine zumindest dynamisch wirksame Dichtung. Die Dämpfwirkung wird damit gezielt ausschließlich durch den Querschnitt der Dämpföffnung bestimmt.
Es kann weiterhin Fluid in den Kolben einströmen, da beim Einsetzpunkt des Druckanschlages 111 immer noch ein Abstand zwischen dem Boden 41a' und der Anschlaghülse 113 vorhanden ist.
Mit abnehmender Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens verringert sich auch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch den Kolben und damit die Staudrücke an den Ventilen 27; 47; 47'. Ist ein Schwellwert für die Staudrücke unterschritten, so gehen die Ventile 27; 47; 47' in die Blockierstellung (s. 2b). Zwangsläufig bleibt der Kolben, die Kolbenstange und damit auch die Fahrzeugtür stehen, wobei der gesamte Vorgang nicht abrupt, sondern durch die Dämpfwirkung der Dämpföffnung so kontinuierlich abläuft, daß die Krafteinleitung in die Fahrzeugkarosserie ein sicher beherrschbares Niveau einnimmt. Die sich in Blockierstellung befindlichen Ventile 27; 47; 47' verhindern auch, daß die Fahrzeugtür zurückschnellen kann. In diesem Zusammenhang soll festgestellt werden, daß die Federkraft der Druckanschlagfeder 115 nur so gering ist, daß der Druckanschlag gegen die Reibkräfte zwischen der Dichtung 121 und dem Zylinder 13 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt werden kann, aber keine nennenswerte Kraft auf die Kolbenstange ausüben kann.
Die 3 zeigt einen Kolben 17 eines Schwingungsdämpfers, wie er beispielsweise in einem Kraftfahrzeugfahrwerk eingesetzt wird und aus der DE 34 29 473 A1 bekannt ist. Funktional gleiche Teile wurden mit den Bezugsziffern entsprechend den 2a bis 2d verwendet.
Bei einer Kolbenstangenbewegung in Richtung des Arbeitsraums 23 strömt Dämpfmedium in die Fluidenverbindung 21 und trifft auf einen Ventilkörper in der Ausführung mindestens einer Ventilscheibe. Ein kleiner Voröffnungsquerschnitt 29a ist bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten wirksam. Bei größeren Geschwindigkeiten hebt der Ventilkörper von einer Ventilsitzfläche 17c des Kolbens ab. Je nach Auslegung des Verdrängers zum Gehäuse 41 taucht der Verdränger 37a in die Dämpfungskammer 55 ein, wo durch die Betriebsbewegung des Ventilkörpers 29 gebremst wird. Der Ventilkörper 29 kann zwar genauso weit von der Ventilsitzfläche abheben, doch ist die Abhubgeschwindigkeit begrenzt. Man könnte die Federkraft der Schließfeder 39 reduzieren und die Dämpfwirkung der Dämpfungskammer bei der Auslegung des Kolbenventils heranziehen.

Claims

Ventileinrichtung, umfassend einen Ventilkörper, der die Durchströmung einer Fluidenverbindung der Ventileinrichtung beeinflußt, indem der Ventilkörper eine Ventilbewegung ausführt, bei der sich der Abstand zwischen einer Ventilfläche und dem Ventilkörper ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung 19 zwei in Reihe angeordnete Schließventile (27; 47 bzw. 27; 47') mit jeweils einem Ventilkörper (29; 49; 49') umfaßt, wobei das zweite Schließventil (47; 47') erst dann öffnet, wenn das erste schon auf Durchlaß geschaltet ist und daß der Ventilkörper (29; 49; 49') mit einer seine Ventilbewegung entgegenwirkenden Dämpfeinrichtung in Wirkverbindung steht, wobei die Dämpfeinrichtung (37a; 37a'; 41; 41'; 41c; 41c'; 55; 55') geschwindigkeitsabhängig wirksam ist und einen Verdrängen (37a; 37a') aufweist, der in Abhängigkeit der Bewegung des Ventilkörpers in eine mit einem Druckmedium gefüllte Dämpftungskammer (55; 55') bewegbar ist, wobei die Dämpfeinrichtung (37a; 37a'; 41; 41'; 41c; 41c'; 55; 55') mindestens einen Drosselquerschnitt (41c; 41c') aufweist und die Dämpfungskammer (55; 55') von einem becherförmigen Gehäuse (41; 41') gebildet wird, in das der Verdränger (37a; 37a') eintaucht.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (37a; 37a') zur Dämpfungskammer (55; 55') abgedichtet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (27; 49; 49') axial beweglich ist und von einem Schieber (37; 37') bei seiner Betriebsbewegung unterstützt wird, wobei der Schieber (37; 37') eine Baueinheit mit dem Verdränger (37a; 37a') bildet.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (55; 55') eine gestufte Innenkontur aufweist, wobei ein Längenabschnitt der Dämpfungskammer eine Laufbahn (41b) für den Verdränger (37a; 37a') darstellt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (55; 55') eine Rasteinrichtung (129; 129') aufnimmt, die aus Rastmitteln (131; 131') und Gegenrastmitteln (133; 133') besteht, wobei die Rastmittel (131; 131') mit dem Ventilkörper (29; 49; 49') in Wirkverbindung stehen und mindestens eine Betriebsstellung des Ventilkörpers (29; 49; 49') definieren.
Ventileinrichtung nach Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (131; 131') aus radial beweglichen Stützmitteln für den Ventilkörper (29,49,49') bestehen, wobei die Rastmittel (131; 131') in Gegenrastmittel (133; 133') eingreifen.
Ventileinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (131; 131') mit dem Schieber (37; 37') eine Baueinheit bilden.
Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (37; 37') von einer innerhalb der Dämpfungskammer (55; 55') angeordneten Schließfeder (39; 39') vorgespannt ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (29; 49; 49') einem Ventilschieber (35; 35') umfaßt, der innerhalb der Fluidenverbindung (21; 21') zusammen mit einem Gehäuse der Ventileinrichtung (19) einen Staudruckraum bildet, wobei der Staudruckraum von einer Dichtung (49; 49') abgedichtet wird, die in Grenzen radial beweglich ausgeführt ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der als Dichtung ausgeführte Ventilkörper (49; 49') in einer Nut (51, 51') gekammert ist, wobei die Dichtung (49; 49') einen Freigang zum Nutgrund (53; 53') aufweist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruckraum eine Druckausgleichsverbindung (87, 87') aufweist, die bei einer Einfahrbewegung des Ventilschiebers (35, 35') in den Staudruckraum das verdrängte Arbeitsmedium abführt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsverbindung (87, 87') im Ventilschieber (35, 35') angeordnet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruckraum eine weitere Druckausgleichsverbindung (69, 69') ausweist, die von einer Dichtungseinheit (17ba, 17bb) angesteuert wird, die das Gehäuse der Ventileinrichtung (19) abdichtet, wobei das Gehäuse zwei Arbeitsräume (23; 25) voneinander trennt und im Betrieb der Ventileinrichtung axial bewegt wird, wobei die Dichtungseinheit (17ba; 17bb) einen ersten äußeren Dichtring (17bb) aufweist, der im Hinblick auf eine geringe Reibung ausgeführt ist und ein innerer Dichtring (17ba) den äußeren radial vorspannt und in Abhängigkeit seiner Stellung innerhalb einer Ringnut (71) im Gehäuse die weitere Druckausgleichsverbindung (69; 69') ansteuert.
Ventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruckraum eine zusätzliche Druckausgleichsverbindung (35a; 35a') im Ventilschieber (35; 35') aufweist, die unabhängig von anderen Druckausgleichsverbindungen (87; 87'; 69; 69') den Stauraum mit einem Arbeitsraum (23; 25) verbindet.