WO2022175227A1 - Dämpfventileinrichtung mit progressiver dämpfkraftkennlinie - Google Patents

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WO2022175227A1
WO2022175227A1 PCT/EP2022/053590 EP2022053590W WO2022175227A1 WO 2022175227 A1 WO2022175227 A1 WO 2022175227A1 EP 2022053590 W EP2022053590 W EP 2022053590W WO 2022175227 A1 WO2022175227 A1 WO 2022175227A1
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WO
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valve
damping
valve device
section
valve body
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Application number
PCT/EP2022/053590
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Rösseler
Aleksandar Knezevic
Hartmut Rölleke
Mathias Balensiefer
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/50Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics
    • F16F9/512Means responsive to load action, i.e. static load on the damper or dynamic fluid pressure changes in the damper, e.g. due to changes in velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/34Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • F16F9/348Throttling passages in the form of annular discs or other plate-like elements which may or may not have a spring action, operating in opposite directions or singly, e.g. annular discs positioned on top of the valve or piston body

Definitions

  • the invention relates to a damping valve device with a progressive damping force characteristic according to the preamble of patent claim 1.
  • DE 102016210790 A1 describes a damping valve device for a vibration damper, which includes a first damping valve which, in a first operating range, transitions into an open operating position as the flow rate of a damping medium increases.
  • the first damping valve is formed, for example, by a piston valve or a bottom valve of the vibration damper.
  • a second operating range with a progressive damping force characteristic of the vibration damper is influenced by a throttle point in connection with a valve body, which can be converted from an open position to a throttle position independently of the stroke position of a piston rod of the vibration damper as a function of the flow velocity within the throttle position.
  • the valve body moves in the closing direction with increasing flow rate of the damping medium. This generates an additional damping force that makes it unnecessary to use a conventional tension or compression stop, which is only effective in one end position of the piston rod.
  • the throttling point and the damping valve are arranged hydraulically in series, with the valve body being designed as a ring element with variable diameter, which executes a radial closing movement in the direction of a flow control surface, in which a defined minimum passage cross section is maintained.
  • DE 102019212966 A1 proposes that the ring element, which can be changed in diameter, is additionally supported by a compressive force within a pressure chamber formed by a ring groove.
  • the function of the pressure chamber is particularly effective when the cross section of an inflow opening is larger than an outflow opening of the pressure chamber.
  • the use of two throttle points then makes sense, one throttle point each for one working direction of the vibration damper. In terms of costs, however, it makes sense to limit the damping valve device to a throttle point that is optimally effective for both flow directions.
  • the object of the present invention is to solve the problem known from the prior Tech technology.
  • the annular groove is designed as a pressure chamber with two flow directions, which has at least one inflow opening and at least one outflow opening, the effective inflow opening having a larger cross section than the effective outflow opening, and a valve device having an outlet cross section for the Damping medium from the pressure chamber controls, wherein the outlet cross-section is dependent on the flow speed within the annular groove.
  • the valve device has a valve body that is separate from the valve element of the throttle point.
  • the valve body is arranged within the annular groove of the valve carrier.
  • the valve body is preferably designed as a valve ring with a variable diameter.
  • the damping valve device thus has two valves, namely the throttle point and the valve device for controlling the outflow cross section, both of which work according to the same principle. Another advantage is that the outflow cross section changes gradually when the throttle point is activated. In the damping force characteristic curve, this operating behavior can be recognized by a gentle rise. In this case, the outer surface of the valve element and the valve body facing one another form the outlet cross section.
  • At least one of the lateral surfaces facing one another has a profile running in the direction of flow. Should the two lateral surfaces come to rest, then the profiling, e.g. B. an axially extending groove, the outflow cross-section.
  • valve body can have a return spring that resets the valve body to a defined diameter.
  • the valve body has at least one pressure equalization opening in order to minimize vacuum spaces whose forces counteract a valve body movement.
  • valve body and an annular groove base of the valve carrier form a pressure chamber for the valve element.
  • the valve device In order to shut off the damping valve device at very high flow velocities, the valve device regulates the inflow cross section as a function of the position of the valve body. As a result, the ratio of outflow cross section/inflow cross section is increased, as a result of which the pressure level in the pressure decreases and the adjustment force on the valve element thus decreases.
  • Fig. 1 Detail from a vibration damper in the area of the damping valve device
  • FIG. 1 shows a damping valve device 1 for a vibration damper 3 of any design, which is only partially shown.
  • the vibration damper 3 includes a first damping valve 5 with a damping valve body designed as a piston 7 which is fastened to a piston rod 9 .
  • the damping valve body 7 divides a cylinder 11 of the vibration damper into egg NEN piston rod side and a piston rod remote working chamber 13; 15, both of which are filled with damping medium.
  • passage channels 17; 19 are designed for one flow direction on different pitch circles.
  • the design of the passage channels 17; 19 is only to be seen as an example.
  • An exit side of the passage channels 17; 19 is provided with at least one valve disk 21; 23 at least partially covered.
  • the vibration damper has a cable stop 25, which comes into contact with a stop surface on the cylinder side, e.g. a piston rod guide 27, after a defined extension movement of the piston rod 9.
  • the cable stop 25 includes a valve carrier 29 which is fixed directly to the piston rod by a positive connection.
  • a ring-shaped elastomer element 31 is placed on an upper side of the carrier 29 and is held by a slight radial prestress even during an oscillating movement of the piston rod 9 .
  • the elastomer element 31 acts as an additional support spring from the stop point on the stop surface.
  • the valve carrier 29 has a circumferential annular groove 33, in which a variable-diameter valve element 35 is guided.
  • This valve element 35 is radially movable or radially elastic and forms a valve body for a throttle point 37 as part of the damping valve device 1.
  • the valve element 35 forms the throttle point 37 with an inner wall of the cylinder 11, the inner wall 39 representing a flow guide surface.
  • the invention can also be implemented in a valve carrier that is independent of the train stop.
  • the valve element 35 On the top side, the valve element 35 carries a restoring spring 41, as shown in FIGS. 2 and 3 on an enlarged scale.
  • the throttle point 37 is fully open.
  • the damping force is then only from the passage channels 17; 19 in connection with the valve discs 21; 23 he begets.
  • the valve disks 21; 23 raise the valve discs 21; 23 from its valve seat surface 47; 49 off.
  • the lifting movement is carried out by a supporting disc 51; 53 limited.
  • the valve element 35 changes to a throttle position and performs a closing movement in the direction of the flow guide surface 39. Due to the high flow rate of the damping medium in the throttle point 37 formed as an annular gap, a negative pressure is formed, which leads to a radial expansion of the valve element 35 alen. However, so that the throttle point 37 cannot become blocked under any circumstances, the return spring 41 maintains the defined minimum passage cross section.
  • FIG. 2 shows an enlargement of the damping valve device 1 according to FIG. 1 with a different method of attachment to the piston rod 9.
  • 59 and an annular groove base 61 forms a pressure chamber 63 which is connected to the working chamber 13 of the vibration damper 3 via an inflow opening 65 and an outflow opening 67 .
  • the pressure chamber 63 brings about a force component which is directed radially outward and expands the valve element 35 and which supports the negative pressure situation prevailing in the throttle point 37 .
  • the annular groove 33 and thus the damping valve device 1 is designed for two flow directions.
  • the dimensioning rule is that the effective inflow opening 65 has a larger cross-section than the effective outflow opening 67.
  • the openings Because of the changing flow direction of the damping valve device and thus also of the pressure chamber, the openings also change their function, i.e. for a flow direction, the opening 65 forms the Zuströmöff voltage and the opening 67 in the other Ringnutinwand 57, the outflow opening. In the opposite direction of flow, the functions change, ie the opening 67 forms the inflow opening.
  • the damping valve device 1 has a valve device 69 via which an outlet cross-section 71 for the damping medium from the pressure chamber 63 is activated.
  • the openings 65; 67 can have a different diameter or be designed on un ferent pitch circles on the valve carrier 29 to 69 together with egg nem valve body 73 of the valve device the desired cross-sectional sizes at the openings 65; 67 to generate.
  • the valve device 69 has a valve body 73 which is separate from the valve element 35 of the throttle point 37 .
  • the valve body 73 is also arranged within the annular groove 33 of the valve carrier 29 and designed as a variable-diameter valve ring.
  • the valve body 73 has a T-shaped cross section. This ensures that on the one hand the openings 65; 67 are not covered in the annular groove in the starting position and on the other hand there is a relatively small distance between an outer lateral surface 75 of the valve body 73 and the inner lateral surface 55 of the valve element 35. Looking at FIGS. 2 and 3 together, it can be seen that the lateral surfaces 55; 75 of the valve element 35 and the valve body 73 forms the outlet cross section 71 .
  • the outer lateral surface 75 of the valve body can be designed as a simple, closed surface without any special profiling. However, one can also vorse hen that at least one of the mutually facing lateral surfaces 55; 75 has a profile 77 running in the direction of flow, as is also shown in FIGS. Notches or grooves can be used as profiling even when the lateral surfaces 55 come into contact; 75 define a minimum outlet cross section 71.
  • the valve body can optionally have a return spring 79 .
  • the valve body can also have its own elasticity in order to always return to the starting position of the entire damping valve device shown in FIG.
  • the valve body has at least one pressure equalization opening 81 .
  • the valve body 73 is wetted with damping medium both on the outer and on an inner lateral surface 83 .
  • the inner lateral surface 83 of the valve body can also be designed with a groove profile 85.
  • the valve body 73 is arranged between the valve element 35 and the annular groove base 61 within the annular groove 33 , the annular groove base 61 of the Ven tilicis 29 delimiting the pressure chamber 63 for the valve element 35 .
  • the damping valve device 1 is in the starting position. Since both the valve element 35 and the valve body 73 have the minimal th diameter. Regardless of the direction of flow through the valve carrier and the throttle point 37, a speed-dependent negative pressure forms within the throttle points 37, which causes the valve element 35 to expand in the direction of the flow guide surface 39 formed by the cylinder 11.
  • damping medium also flows through one of the openings, for example opening 65, into the annular groove 33 of the valve carrier 29 and can flow out again through the opening 67 in the opposite side wall 57 of the annular groove.
  • the narrowest cross section between the outer lateral surface 75 of the valve body and the inner lateral surface 55 of the valve element 35 forms both an outlet cross section and a throttle point that has the same function as the throttle point 37. Consequently, a hydraulic expansion force acts on the valve body 73, which depends on depends on the flow rate within the annular groove 33.
  • the pressure chamber between the annular groove base surface 61 and the inner lateral surface 83 are filled with damping medium, so that a hydraulic expansion force acts on the inner lateral surface 83.
  • the pressure chamber 63 also extends to the area between a web area 87 and the inner lateral surface 55 of the valve element 35.
  • a portion of the pressure chamber extends axially from the annular groove surface 59 with the inflow opening 65 and an annular surface 89 of the valve body offset in the direction of the valve element 35 formed.
  • a radial expansion force is exerted on both the valve body 73 and the valve element 35 via the two pressure chambers.
  • the valve body 73 approaches the valve element 35, in particular the inner lateral surface 55 of the valve element 35, with increasing flow rate of the damping medium in the throttle point 37 and in the valve carrier 29 radially.
  • the outlet cross section 71 is dependent on the flow speed within the annular groove 33.
  • the profiling 77 of the outer lateral surface 75 of the valve body allows the valve body 73 to rest against the valve element 35 on the inside without hydraulic blockage occurring.
  • the outlet cross section 71 is thus always between the two openings 65; 67 in the annular groove side faces 57; 59. Consequently, the exit cross-section 71, which is smaller than the cross-section of the openings 57; 59 for both openings of the damping valve device 1 through flow opening.
  • the design of the damping valve device 1 according to FIGS. 4 and 5 is based on the design according to FIGS. 2 and 3. Deviating from this, the valve device 69 regulates the inflow cross section 65 depending on the position of the valve body 2 and 3.
  • the radial distance between a web area 91 on the valve body 73 and the inflow opening 67 in the annular groove side wall 57 is smaller in FIG. 4 than in FIG 73 in Fig. 4 is deliberately designed asymmetrically in relation to a central axis 93, as a result of which the distance between the web area 87 and the opening 65 in the annular groove side surface 59 in the initial position is the same or similar to that in Fig. 2.
  • web area 91 of valve body 73 radially overlaps inflow opening 65, so that the effective inflow cross section is smaller than in the initial position according to FIG.

Abstract

Dämpfventileinrichtung (1) für einen Schwingungsdämpfer (3), umfassend eine Drosselstelle (37) in Verbindung mit einem Ventilelement (35), das in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle (37) ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich das Ventilelement (35) als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb einer Ringnut (33) eines Ventilträgers (29) in Schließrichtung bewegt, wobei die Ringnut (33) als ein Druckraum (63) mit zwei Durchströmungsrichtungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung (65) und mindestens eine Abströmöffnung (67) aufweist, wobei die wirksame Zuströmöffnung (65) einen größeren Querschnitt als die wirksame Abströmöffnung (67) aufweist, und eine Ventileinrichtung (69) einen Austrittsguerschnitt (71) für das Dämpfmedium aus dem Druckraum (63) ansteuert, wobei der Austrittsguerschnitt (71) abhängig ist von der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Ringnut (33).

Description

Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennlinie
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennli nie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die DE 102016210790 A1 beschreibt eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer, die ein erstes Dämpfventil umfasst, das in einem ersten Be triebsbereich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums in eine Durchlassbetriebsstellung übergeht. Das erste Dämpfventil wird beispielsweise von einem Kolbenventil oder einem Bodenventil des Schwingungsdämpfers gebildet. Ein zweiter Betriebsbereich mit einer progressiven Dämpfkraftcharakteristik des Schwin gungsdämpfers wird von einer Drosselstelle in Verbindung mit einem Ventilkörper be einflusst, der unabhängig von der Hublage einer Kolbenstange des Schwingungs dämpfers in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselstel lung ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich Ventilkörper mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfme diums in Schließrichtung bewegt. Damit wird eine Zusatzdämpfkraft erzeugt, die den Einsatz eines konventionellen Zug- oder Druckanschlags erübrigt, der nur in einer Endlage der Kolbenstange wirksam ist.
Die Drosselstelle und das Dämpfventil sind hydraulisch in Reihe angeordnet, wobei der Ventilkörper als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt eingehalten wird.
In der DE 102019212966 A1 wird vorgeschlagen, dass das im Durchmesser verän derbare Ringelement zusätzlich von einer Druckkraft innerhalb eines von einer Ringnut gebildetem Druckraum unterstützt wird. Die Funktion des Druckraums ist dann besonders effektiv, wenn der Querschnitt einer Zuströmöffnung größer ist als eine Abströmöffnung des Druckraums. Im Hinblick auf das Dämpfverhalten eines Schwingungsdämpfers ist dann die Verwendung von zwei Drosselstellen sinnvoll, je weils eine Drosselstelle für eine Arbeitsrichtung des Schwingungsdämpfers. Kostenseitig ist jedoch die Beschränkung auf eine Dämpfventileinrichtung mit einer für beide Strömungsrichtungen optimal wirksamen Drosselstelle sinnvoll.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus dem Stand der Tech nik bekannte Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ringnut als ein Druckraum mit zwei Durchströmungsrichtungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung und mindestens eine Abströmöffnung aufweist, wobei die wirksame Zuströmöffnung ei nen größeren Querschnitt als die wirksame Abströmöffnung aufweist, und eine Venti leinrichtung einen Austrittsquerschnitt für das Dämpfmedium aus dem Druckraum an steuert, wobei der Austrittsquerschnitt abhängig ist von der Strömungsgeschwindig keit innerhalb der Ringnut.
Der besondere Effekt dieser Dämpfventileinrichtung besteht darin, dass praktisch eine zweifache Abhängigkeit der Veränderung der Dämpfkrafteinstellung von der Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb des Schwingungsdämpfers vorliegt.
Im Hinblick auf eine Optimierung der Ventilkomponenten auf ihre jeweilige Funktion weist die Ventileinrichtung einen zum Ventilelement der Drosselstelle separaten Ven tilkörper auf.
Damit die Dämpfventileinrichtung einen kompakten Aufbau aufweist, ist der Ventilkör per innerhalb der Ringnut des Ventilträgers angeordnet.
Bevorzugt ist der Ventilkörper als ein im Durchmesser veränderbarer Ventilring aus geführt. Damit verfügt die Dämpfventileinrichtung über zwei Ventile, nämlich die Drosselstelle und die Ventileinrichtung zur Steuerung des Abflussquerschnitts, die beide nach demselben Prinzip arbeiten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich der Abströmquerschnitt bei Aktivierung der Drosselstelle allmählich verändert. In der Dämpfkraftkennlinie wird dieses Betriebsverhalten durch einen weichen Anstieg er kennbar. Dabei bilden einander zugewandte Mantelfläche des Ventilelements und des Ventil körpers den Austrittsquerschnitt.
Alternativ kann man auch vorsehen, dass mindestens eine der einander zugewand ten Mantelflächen eine in Strömungsrichtung verlaufende Profilierung aufweist. Soll ten die beiden Mantelfläche zur Anlage kommen, dann bildet die Profilierung, z. B. eine axial verlaufende Nut, den Abströmquerschnitt.
Optional kann der Ventilkörper eine Rückstellfeder aufweisen, die den Ventilkörper in einen definierten Durchmesser zurückversetzt.
Zur Minimierung von Unterdruckräumen, deren Kräfte einer Ventilkörperbewegung entgegenstehen, weist der Ventilkörper mindestens eine Druckausgleichsöffnung auf.
Eine weitere Maßnahme im Hinblick auf einen einfachen Gesamtaufbau der Dämpf ventileinrichtung besteht darin, dass der Ventilkörper und eine Ringnutgrundfläche des Ventilträgers einen Druckraum für das Ventilelement bilden.
Um die Dämpfventileinrichtung bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten abzure geln, reguliert die Ventileinrichtung in Abhängigkeit der Stellung des Ventilkörpers den Zuströmquerschnitt. Dadurch wird das Verhältnis von Abströmquerschnitt/Zu- strömquerschnitt vergrößert, wodurch das Druckniveau im Druck abnimmt und damit die Verstellkraft auf das Ventilelement sinkt.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert wer den. Es zeigt:
Fig. 1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung
Fig. 2 u. 3 Detaildarstellung der Dämpfventileinrichtung mit einer Ventileinrichtung Fig. 4 u. 5 Alternativvariante zur Ausführung einer Dämpfventileinrichtung Die Figur 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise darge stellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Neben der Dämpfventileinrich tung 1 umfasst der Schwingungsdämpfer 3 ein erstes Dämpfventil 5 mit einem als Kolben 7 ausgeführten Dämpfventilkörper, der an einer Kolbenstange 9 befestigt ist.
Der Dämpfventilkörper 7 unterteilt einen Zylinder 11 des Schwingungsdämpfers in ei nen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 7 sind Durchtrittska- näle17; 19 für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkreisen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle 17; 19 ist nur beispielhaft anzu sehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventil scheibe 21 ; 23 zumindest teilweise abgedeckt.
Zusätzlich verfügt der Schwingungsdämpfer über einen Zuganschlag 25, der ab einer definierten Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 an einer zylinderseitigen Anschlag fläche, z.B. einer Kolbenstangenführung 27, zur Anlage kommt.
Der Zuganschlag 25 umfasst einen Ventilträger 29, der direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite des Trägers 29 ist beispielhaft ein ringförmiges Elastomerelement 31 aufgelegt, das über eine geringe radiale Vorspannung auch bei einer Schwingbewegung der Kolbenstange 9 gehalten wird. Das Elastomerelement 31 wirkt ab dem Anschlagpunkt an der Anschlagfläche als zusätzliche Stützfeder.
Der Ventilträger 29 weist eine umlaufende Ringnut 33 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement 35 geführt ist. Dieses Ventilelement 35 ist radial beweg lich oder radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ventilelement 35 bildet mit einer Innenwan dung des Zylinders 11 die Drosselstelle 37, wobei die Innenwandung 39 eine Strö mungsleitfläche darstellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch in einem vom Zug anschlag unabhängigen Ventilträger ausgeführt sein. Deckseitig trägt das Ventilelement 35 eine Rückstellfeder 41 , wie in den Fig. 2 und 3 vergrößert dargestellt ist. Zwischen der Innenwandung 39 und einer äußere Mantel fläche 43 des Ventilelements 35 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 45 vor, der eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt.
Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. klei ner 1m/s, ist die Drosselstelle 37 vollständig geöffnet. Die Dämpfkraft wird dann nur von den Durchtrittskanälen 17; 19 in Verbindung mit den Ventilscheiben 21 ; 23 er zeugt. Bei einer Anströmung der Ventilscheiben 21 ; 23 heben die Ventilscheiben 21; 23 von ihrer Ventilsitzfläche 47; 49 ab. Die Abhubbewegung wird jeweils von einer Stützscheibe 51; 53 begrenzt.
In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die grö ßer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 1m/s, geht das Ventilelement 35 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 39 aus. Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der als Ringspalt geformten Drosselstelle 37 bildet sich ein Unterdrück, der zu einer radi alen Aufweitung des Ventilelements 35 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle 37 auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von der Rückstellfeder 41 eingehalten.
Die Figur 2 zeigt eine Vergrößerung der Dämpfventileinrichtung 1 nach Fig. 1 mit ei ner abweichenden Befestigungstechnik an der Kolbenstange 9. In der Vergrößerung ist erkennbar, dass die Ringnut 33 mit einer inneren Mantelfläche 55 des Ventilele ments 35 und Ringnutseitenflächen 57; 59 und einer Ringnutgrundfläche 61 einen Druckraum 63 bildet, der über eine Zuströmöffnung 65 und eine Abströmöffnung 67 mit dem Arbeitsraum 13 des Schwingungsdämpfers 3 verbunden ist. Der Druckraum 63 bewirkt über eine nach radial außen gerichtete, das Ventilelement 35 aufweitende Kraftkomponente, die die in der Drosselstelle 37 herrschende Unterdrucksituation un terstützt. Die Ringnut 33 und damit die Dämpfventileinrichtung 1 ist für zwei Durchströmungs richtungen ausgeführt. Die Dimensionierungsregel besteht darin, dass die wirksame Zuströmöffnung 65 einen größeren Querschnitt aufweist als die wirksame Ab- strömöffnung 67. Wegen der wechselnden Durchströmungsrichtung der Dämpfventi leinrichtung und damit auch des Druckraums wechseln auch die Öffnungen ihre Funktion, d. h. für eine Durchströmungsrichtung bildet die Öffnung 65 die Zuströmöff nung und die Öffnung 67 in der anderen Ringnutseitenwand 57 die Abströmöffnung. Bei entgegengesetzter Strömungsrichtung wechseln die Funktionen, d.h. , dass die Öffnung 67 die Zuströmöffnung bildet. Für dieses Betriebsverhalten verfügt die Dämpfventileinrichtung 1 über eine Ventileinrichtung 69, über die ein Austrittsquer schnitt 71 für das Dämpfmedium aus dem Druckraum 63 angesteuert wird. Die Öff nungen 65; 67 können einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen oder auf un terschiedlichen Teilkreisen am Ventilträger 29 ausgeführt sein, um zusammen mit ei nem Ventilkörper 73 der Ventileinrichtung 69 die gewünschten Querschnittsgrößen an den Öffnungen 65; 67 zu erzeugen.
Die Ventileinrichtung 69 weist einen zum Ventilelement 35 der Drosselstelle 37 sepa raten Ventilkörper 73 auf. Der Ventilkörper 73 ist ebenfalls innerhalb der Ringnut 33 des Ventilträgers 29 angeordnet und als ein im Durchmesser veränderbarer Ventil ring ausgeführt. Beispielhaft verfügt der Ventilkörper 73 über einen T-förmigen Quer schnitt. Damit wird erreicht, dass einerseits die Öffnungen 65; 67 in der Ringnut in der Ausgangsstellung nicht abgedeckt werden und andererseits ein relativ geringer Abstand zwischen einer äußeren Mantelfläche 75 des Ventilkörpers 73 und der inne ren Mantelfläche 55 des Ventilelements 35 besteht. Aus der Zusammenschau der Fi guren 2 und 3 ist ersichtlich, dass die einander zugewandten Mantelflächen 55; 75 des Ventilelements 35 und des Ventilkörpers 73 den Austrittsquerschnitt 71 bildet.
Die äußerer Mantelfläche 75 des Ventilkörpers kann als eine einfache geschlossene Fläche ohne besondere Profilierung ausgeführt sein. Man kann jedoch auch vorse hen, dass mindestens eine der einander zugewandten Mantelflächen 55; 75 eine in Strömungsrichtung verlaufende Profilierung 77 aufweist, wie auch in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Als Profilierung können Kerben oder Nuten eingesetzt werden, die auch bei Kontakt der Mantelflächen 55; 75 einen minimalen Austrittsquerschnitt 71 definieren.
Optional kann der Ventilkörper eine Rückstellfeder 79 aufweisen. Alternativ kann der Ventilkörper auch eine Eigenelastizität aufweisen, um stets in die in Fig. 2 darge stellte Ausgangsposition der gesamten Dämpfventileinrichtung zurückzukehren.
Zur Vermeidung von Klebe- oder Unterdruckeffekten weist der Ventilkörper mindes tens eine Druckausgleichsöffnung 81 auf. Somit ist der Ventilkörper 73 sowohl an der äußeren wie auch an einer inneren Mantelfläche 83 mit Dämpfmedium benetzt. Zur Verstärkung der Druckausgleichswirkung kann auch die innere Mantelfläche 83 des Ventilkörpers mit einem Nutprofil 85 ausgeführt sein.
Der Ventilkörper 73 ist zwischen dem Ventilelement 35 und der Ringnutgrundfläche 61 innerhalb der Ringnut 33 angeordnet, wobei die Ringnutgrundfläche 61 des Ven tilträgers 29 den Druckraum 63 für das Ventilelement 35 begrenzt.
In der Fig. 2 befindet sich die Dämpfventileinrichtung 1 in der Ausgangsstellung. Da bei weisen sowohl das Ventilelement 35 wie auch der Ventilkörper 73 den minimals ten Durchmesser auf. Unabhängig von der Durchströmungsrichtung des Ventilträgers und der Drosselstelle 37 bildet sich innerhalb der Drosselstellen 37 ein geschwindig keitsabhängiger Unterdrück, der eine Aufweitbewegung des Ventilelements 35 in Richtung der von dem Zylinder 11 gebildeten Strömungsleitfläche 39 bewirkt.
Parallel dazu strömt über eine der Öffnungen, z.B. Öffnung 65, auch Dämpfmedium in die Ringnut 33 des Ventilträgers 29 und kann über die Öffnung 67 in der gegen überliegenden Ringnutseitenwand 57 wieder abströmen. Der engste Querschnitt zwi schen der äußeren Mantelfläche 75 des Ventilkörpers und der inneren Mantelfläche 55 des Ventilelements 35 bildet einerseits einen Austrittsquerschnitt, aber auch eine Drosselstelle, die funktionsgleich ist mit der Drosselstelle 37. Folglich wirkt auch auf den Ventilkörper 73 eine hydraulische Aufweitkraft, die abhängig ist von der Strö mungsgeschwindigkeit innerhalb der Ringnut 33. Über die mindestens eine Druck ausgleichsöffnung 81 wird auch der Druckraum zwischen der Ringnutgrundfläche 61 und der inneren Mantelfläche 83 mit Dämpfmedium gefüllt, so dass eine hydraulische Aufweitkraft auf die innere Mantelfläche 83 wirkt. Der Druckraum 63 erstreckt sich je doch auch auf den Bereich zwischen einem Stegbereich 87 und der inneren Mantel fläche 55 des Ventilelements 35. Axial wird ein Druckraumanteil von der Ringnuten fläche 59 mit der Zuströmöffnung 65 und einer in Richtung des Ventilelements abge setzten Ringfläche 89 des Ventilkörpers 35 gebildet. Über die beiden Druckräume wird sowohl auf den Ventilkörper 73 wie auch auf das Ventilelement 35 eine radiale Aufweitkraft ausgeübt. Dabei nähert sich der Ventilkörper 73 mit zunehmender Strö mungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der Drosselstelle 37 und in dem Ventil träger 29 radial dem Ventilelement 35, insbesondere der inneren Mantelfläche 55 des Ventilelements 35 an. Dadurch ist der Austrittsquerschnitt 71 abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Ringnut 33. Die Profilierung 77 der äußeren Mantelfläche 75 des Ventilkörpers erlaubt es, dass sich der Ventilkörper 73 innensei tig an das Ventilelement 35 anlegt, ohne dass eine hydraulische Blockierung auftre- ten würde.
Der Austrittsquerschnitt 71 befindet sich damit stets zwischen den beiden Öffnungen 65; 67 in den Ringnutseitenflächen 57; 59. Folglich kann der Austrittsquerschnitt 71 , der kleiner ist als der Querschnitt der Öffnungen 57; 59 für beide Durchströmungsöff nungen der Dämpfventileinrichtung 1 genutzt werden.
Die Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach den Fig. 4 und 5 basiert auf der Bauform nach den Fig. 2 und 3. Abweichend reguliert die Ventileinrichtung 69 in Ab hängigkeit der Stellung des Ventilkörpers den Zuströmquerschnitt 65. Abweichend ist die Strömungsrichtung des Dämpfmediums entgegengesetzt zum Beispiel nach den Fig. 2 und 3. Wie ein Vergleich der Fig. 2 und 4 zeigt, ist der radiale Abstand eines Stegbereichs 91 am Ventilkörper 73 zur Zuströmöffnung 67 in der Ringnutseitenwand 57 in der Fig. 4 geringer als in der Fig. 2. Der Ventilkörper 73 in der Fig. 4 ist bewusst unsymmetrisch bezogen auf eine Mittelachse 93 ausgeführt, wodurch der Abstand des Stegbereichs 87 zur Öffnung 65 in der Ringnutseitenfläche 59 in der Ausgangs stellung genauso oder ähnlich groß ist wie in der Fig. 2. Bei einer radialen Aufweitbewegung des Ventilkörpers 73 kommt der Stegbereich 91 des Ventilkörpers 73 mit der Zuströmöffnung 65 in radialer Überdeckung, so dass der wirksame Zuströmquerschnitt kleiner ist als in der Ausgangsstellung gemäß der Fig.
4. Folglich verändert sich auch das Verhältnis von Abströmquerschnitt/Zuströmquer- schnitt. Je größer das Flächenverhältnis ist, umso größer ist die hydraulische Unter stützung der Aufweitbewegung des Ventilkörpers 73 und des Ventilelements 35. Mit dieser Variante kann eine Abregelfunktion der Dämpfventileinrichtung erreicht wer den, ohne dass es eines zusätzlichen Überdruckventils bedarf.
Bei einer Anströmung über die Öffnung 67 in der Ringnutseitenfläche 59 tritt keine Abregelfunktion auf, da der Querschnitt der Zuströmöffnung 67 konstant bleibt.
Bezugszeichen
Dämpfventileinrichtung
Schwingungsdämpfer erstes Dämpfventil
Dämpfventilkörper
Kolbenstange
Zylinder kolbenstangenseitiger Arbeitsraum kolbenstangenferner Arbeitsraum
Durchtrittskanäle
Durchtrittskanäle
Ventilscheibe
Ventilscheibe
Zuganschlag
Kolbenstangenführung
Ventilträger
Elastomerelement
Ringnut
Ventilelement
Drosselstelle
Innenwandung
Rückstellfeder
Mantelfläche
Drosselquerschnitt
Ventilsitzfläche
Ventilsitzfläche
Stützscheibe
Stützscheibe innere Mantelfläche
Ringnutseitenfläche
Ringnutseitenfläche
Ringnutgrundfläche
Druckraum Zuströmöffnung
Abströmöffnung
Ventileinrichtung
Austrittsquerschnitt
Ventilkörper äußere Mantelfläche
Profilierung
Rückstellfeder
Druckausgleichsöffnungen innere Mantelfläche
Nutprofil
Stegbereich
Ringfläche
Stegbereich
Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfventileinrichtung (1) für einen Schwingungsdämpfer (3), umfassend eine Drosselstelle (37) in Verbindung mit einem Ventilelement (35), das in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle (37) ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich das Ventilelement (35) als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb einer Ringnut (33) eines Ventilträgers (29) in Schließrichtung bewegt, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ringnut (33) als ein Druckraum (63) mit zwei Durchströmungsrich tungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung (65) und mindestens eine Abströmöffnung (67) aufweist, wobei die wirksame Zuströmöffnung (65) einen größe ren Querschnitt als die wirksame Abströmöffnung aufweist, und eine Ventileinrich tung (69) einen Austrittsquerschnitt (71) für das Dämpfmedium aus dem Druckraum (63) ansteuert, wobei der Austrittsquerschnitt (71) abhängig ist von der Strömungsge schwindigkeit innerhalb der Ringnut (33).
2. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Venti leinrichtung (69) einen zum Ventilelement (35) der Drosselstelle (37) separaten Ven tilkörper (73) aufweist.
3. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (73) innerhalb der Ringnut (33) des Ventilträ gers (29) angeordnet ist.
4. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ventilkörper (73) als ein im Durchmesser veränderbarer Ven tilring ausgeführt ist.
5. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch ge kennzeichnet, dass einander zugewandte Mantelfläche (55; 75) des Ventilelements (35) und des Ventilkörpers (73) den Austrittsquerschnitt (71) bildet.
6. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindes tens eine der einander zugewandten Mantelflächen (55; 75) eine in Strömungsrich tung verlaufende Profilierung (77) aufweist.
7. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ventilkörper (73) eine Rückstellfeder (79) aufweist.
8. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ventilkörper (73) mindestens eine Druckausgleichsöffnung (81 ) aufweist.
9. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, der Ventilkör per (73) und eine Ringnutgrundfläche (61) des Ventilträgers (29) einen Druckraum (63) für das Ventilelement (35) bilden.
10. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (69) in Abhängigkeit der Stellung des Ventilkörpers (73) den Zuströmquerschnitt reguliert.
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