WO2022175251A1 - Dämpfventileinrichtung für einen schwingungsdämpfer - Google Patents

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WO2022175251A1
WO2022175251A1 PCT/EP2022/053646 EP2022053646W WO2022175251A1 WO 2022175251 A1 WO2022175251 A1 WO 2022175251A1 EP 2022053646 W EP2022053646 W EP 2022053646W WO 2022175251 A1 WO2022175251 A1 WO 2022175251A1
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WO
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valve
annular groove
damping
valve device
groove side
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PCT/EP2022/053646
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Rösseler
Aleksandar Knezevic
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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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
    • F16F9/3485Throttling 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 characterised by features of supporting elements intended to guide or limit the movement of the annular discs

Definitions

  • the invention relates to a damping valve device for a vibration damper according to the preamble of patent claim 1 .
  • DE 10 2016 210 790 A1 discloses a damping valve device which has a variable-diameter annular element which, depending on a flow rate, performs a radial closing movement within a throttle, as a result of which a throttle cross section of the throttle is changed.
  • the ring element has a transverse slit and is radially elastic.
  • a limiting ring determines the maximum expansion of the ring element and also ensures a return movement of the ring element in the direction of its initial position, in which the maximum passage cross section of the throttle is also present.
  • DE 10 2019 215 558 A1 proposes a ring element which has at least two legs connected via a joint.
  • the expansion movement of the ring element is generated by a pivoting movement of the legs.
  • the object of the present invention is to further develop a generic damping valve device in terms of functional quality.
  • the valve carrier has a stop device by means of which at least two closing positions of the throttle point can be adjusted depending on a pressure level within a pressure chamber that is delimited by the annular groove and a lateral surface of the valve element.
  • a stop device by means of which at least two closing positions of the throttle point can be adjusted depending on a pressure level within a pressure chamber that is delimited by the annular groove and a lateral surface of the valve element.
  • the annular groove side surfaces up to a first pressure level within the pressure chamber, have a first spacing based on a defined diameter of the annular groove side surfaces and a second spacing at a two pressure level.
  • the valve element can perform an axial adjustment, over the z. B. a stair-shaped stop can be used.
  • the stop device can also be designed as a cone, so that no pronounced damping force stage, but rather a damping force map can be achieved.
  • valve carrier is designed in multiple parts, with a component having the first ring groove side surface being designed to be movable with respect to the second ring groove surface.
  • the component pointing to the annular groove side surface is movably mounted via a joint connection.
  • the joint connection is preferably formed by an elastomer element which, in addition to the joint function, assumes a sealing function for the pressure chamber.
  • the movable component of the valve carrier carrying the annular groove side surface is prestressed into its initial position by a spring.
  • the movable component of the valve carrier and the spring are part of a pressure relief valve of the pressure chamber, in that the movable component forms a valve body, for example, which controls an outflow from the pressure chamber.
  • the movable component of the valve carrier carrying the annular groove side surface can be designed as an elastic disk.
  • the damping valve device can be easily adjusted to a specific damping force behavior by selecting the number and size of the valve discs.
  • annular groove side surface can have an elastic coating in order to thereby control the point of application of the stop device.
  • the coating can be firmly attached to the valve carrier or formed by a separate disc.
  • At least one cover side of the valve element pointing in the direction of a ring groove side has an elastic coating that controls the stop function of the valve element. At a higher pressure level, the elastic coating is compressed and thus indirectly changes the axial position of the valve element within the annular groove.
  • Fig. 1 Sectional view through a vibration damper in the area
  • FIG. 1 shows a damping valve device 1 for a vibration damper 3 of any design, which is only partially shown.
  • the damping valve device 1 comprises 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.
  • damping valve body 7 In the damping valve body 7 are Natural Seedska 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 regarded 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 cable stop disk as a valve carrier 29, which is fixed directly to the piston rod by a positive connection.
  • a cable stop disk as a valve carrier 29, which is fixed directly to the piston rod by a positive connection.
  • an annular elastomer element 31 is placed, for example, which is held by a small radial preload even when the piston rod 9 vibrates.
  • the elastomer element 31 acts from the stop point on the stop surface as an additional support spring.
  • the valve carrier 29 has a circumferential annular groove 33, in which a variable-diameter valve element 35 is guided.
  • This valve element 35 can be changed in diameter 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 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 cable stop.
  • the valve element On the outside, the valve element carries a restoring spring 41, e.g. B. in the execution of a locking ring, which moves the valve element 35 back into a starting position.
  • An outer lateral surface 43 and the flow guide surface 39 thus delimit a throttle cross section 45 of the throttle point 37.
  • 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 a blockage of the throttle point 37 cannot occur under any circumstances, a defined minimum passage cross section of the throttle point 37 is maintained.
  • valve element 35 The expansion movement of the valve element can be achieved through the use of a radially elastic valve element 35 or through z.
  • annular multi-membered Ventilele element 35 can be achieved.
  • a bearing with a Bol zen and two bearing openings of a multi-member valve element is shown as an example.
  • Fig. 2 shows a half section of the damping valve device 1 with an axial attachment of the valve carrier 29 to the piston rod 9 which differs from that in FIG. B. to the working space 13, shown provides that the expanding movement based on the negative pressure within the throttle body 37 supports, resulting in a significant increase in the dynamics of the damping valve device 1 based on the damping force characteristics.
  • the axial position of the valve element 35 within the annular groove 33 of the valve carrier and the outer lateral surface 43 outer diameter of the valve element 35 can be seen in solid lines.
  • damping medium flows into the pressure chamber 59 via the connection opening 61 .
  • the effective outflow opening 63 preferably has a smaller cross section, so that a pressure force builds up inside the pressure chamber 59, which ensures a radial expansion force on the valve element 35.
  • an inner lateral surface 65 of the valve element 35 can be inclined in relation to an annular groove base surface 67 of the annular groove 33 in order to always achieve contact between a cover side 69 of the valve element 35 and an annular groove side surface 71 of the annular groove 33 via a compressive force component.
  • This measure serves to prevent uncontrolled leakage from the pressure chamber 59 in the direction from which it flows.
  • a defined outflow between the cover side 69 and the facing ring groove side surface 71 can also be desired.
  • valve carrier 29 has a stop device 73, by means of which the throttle point has at least two closed positions, depending on the pressure level within the pressure chamber 59, which is delimited by the annular groove 33 and the inner lateral surface 65 of the valve element 35 37 are adjustable.
  • the stop device 73 is of a base area in the direction of the annular groove 67 pointing stair profile on a web 75 of the valve carrier 29 forms ge.
  • the stop device 73 can also be designed as a cone, as shown by the dashed contour.
  • the stop device 73 is switched in that, up to a first pressure level within the pressure chamber 59, the annular groove side surfaces 71; 77 related to a defined diameter of the annular groove side faces 71; 77 have a first distance A1 and at two pressure levels a second distance A2.
  • the valve carrier 29 is designed in several parts, A component 79 having the first annular groove side surface 71 is designed to be movable relative to the second annular groove surface 77 .
  • the component 79 having the annular groove side surface 71 is movably mounted via an articulated connection 81 .
  • the movable component 79 is formed by a cover of the valve carrier 29.
  • FIG. An elastomer element 83 is optionally used for the articulated connection 81.
  • the elastomer element 83 can be vulcanized inside the valve carrier 29 or can be formed by a simple insertable ring.
  • the joint connection 81 the component 79 or the cover can perform a pivoting movement.
  • the valve element can only be expanded up to the first stage of the stop device 73 . If a higher pressure level is reached in the pressure chamber 59, the annular groove 33 widens axially, so that a greater axial displacement path in the direction of the annular groove side face 71 is also available for the valve element 35. In this way, the first stage can be overcome on the stop device 73 and a second stage can be used, which has a larger stop diameter. As a result, the valve element 35 widens more, as shown by the dot-dash lines of the outer jacket surface 43 ' . There are also two throttle cross sections 45; 45 ' at the throttle point 37. Continuous operating behavior can be achieved by the cone design of the anchor device 73.
  • FIG. 3 shows a modification of the construction principle of the damping valve device 1 according to FIG. Furthermore, the movable component 79 of the valve carrier 29 carrying the annular groove side surface 71 is prestressed into its initial position by a spring 89 .
  • the restoring force acting on the cover 79 can be determined by the selection of the spring 89, whereby the switching function of the stop device 73 is set directly.
  • the design of the damping valve device 1 according to FIG. 4 is intended to show that the movable component 79 does not necessarily have to perform a pivoting movement, but that an axial displacement movement of the cover 79 is also sensible and possible. Furthermore, this design has the special feature that the movable component 79 of the valve carrier 29 and the spring 89 are part of an overpressure valve 91 of the pressure chamber 59 .
  • a sleeve section 93 of the valve carrier 29 has a shoulder which forms an axial support surface 95 for the cover 79 with the annular surface. The cover 79 is stretched by the spring 89 on the support surface 95 before.
  • a centering surface 97 of the paragraph ensures a radial positioning of the cover 79 relative to the valve carrier 29.
  • a drainage groove 101 is formed, for example.
  • FIG. 5 shows a damping valve device 1 with a valve carrier 29 in which the movable component 79 carrying the annular groove side surface 71 is designed as an elastic disk 103 .
  • a joint or a joint connection is not necessary.
  • a specific pressure-dependent profile of the annular groove side surface 71 can be achieved by layering several disks 103 .
  • the mode of operation corresponds to the explanations according to FIGS. 2 to 4.
  • the internal stress ensures a restoring movement of the discs 103 and thus also an axial position for the valve element 35 at the level of the first stage of the stop device 73.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the damping valve device 1 in which an annular groove side surface 71 and/or a side surface 71; 77-facing cover side 105 of the valve element 35 has an elastic coating 107.
  • the at least one coating 107 is axially compressed. This changes the axial position a stop area 109 of the valve element 35 within the annular groove 33 and there with also to the stop device 73.
  • This design can be combined with a construction form according to FIGS. 2 to 5 if required.
  • the damping force characteristic curve FDI describes the damping force behavior of the vibration damper 1 when only the damping valve 5 is active. Depending on the flow speed, there is a tendency between the two working spaces 13; 15 a moderately increasing damping force.
  • a second damping force jump occurs on the damping force characteristic curve FD3, in which the valve element 35 has the minimum distance from the flow guide surface 39 and can therefore generate the highest damping force.
  • the geometry of the stop device 73 from the state of the switching points and the distance between the individual damping force characteristics can be determined. The measures described on the valve carrier 29 and/or the valve element can be tuned for this purpose.

Abstract

Dämpfventileinrichtung (1) für einen Schwingungsdämpfer (3), umfassend ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement (35), das in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle (37) ausgehend von einer Durchlassposition durch eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche (39) eine Drosselposition einnimmt, wobei das Ventilelement (35) innerhalb einer Ringnut (33) zwischen zwei Nutseitenflächen (71, 77) eines Ventilträgers (29) radial beweglich geführt ist, wobei der Ventilträger (29) eine Anschlageinrichtung (73) aufweist, mittels der abhängig von einem Druckniveau innerhalb einer Druckkammer (59), die von der Ringnut (33) und einer Mantelfläche des Ventilelements (35) begrenzt wird, mindestens zwei Schließpositionen der Drosselstelle (37) einstellbar sind.

Description

Dämpfventileinrichtung für einen Schwinqunqsdämpfer
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer ge mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Aus der DE 10 2016 210 790 A1 ist eine Dämpfventileinrichtung bekannt, die ein im Durchmesser veränderbares Ringelement aufweist, das in Abhängigkeit einer Strö mungsgeschwindigkeit innerhalb einer Drossel eine radiale Schließbewegung aus führt, wodurch ein Drosselquerschnitt der Drossel verändert wird.
Das Ringelement verfügt über einen Querschlitz und ist radial elastisch. Ein Begren zungsring bestimmt die maximale Aufweitung des Ringelements und sorgt zusätzlich für eine Rückstellbewegung des Ringelements in Richtung seiner Ausgangsstellung, bei der auch der maximale Durchlassquerschnitt der Drossel vorliegt.
Bei einer derartigen Dämpfventileinrichtung bestimmt das Reaktionsverhalten des Ringelements auf eine sich ändernde Strömungssituation maßgeblich die Qualität der Dämpfventileinrichtung. Dabei spielen die Reaktionsgeschwindigkeit und die Größe des minimalen Drosselquerschnitts eine wesentliche Rolle.
In der DE 10 2019 215 558 A1 wird ein Ringelement vorgeschlagen, das mindestens zwei über ein Gelenk verbundene Schenkel aufweist. Die Aufweitbewegung des Rin gelements wird von einer Schwenkbewegung der Schenkel erzeugt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsbildende Dämpf ventileinrichtung hinsichtlich der funktionalen Qualität weiterzuentwickeln.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Ventilträger eine Anschlageinrichtung auf weist, mittels der abhängig von einem Druckniveau innerhalb einer Druckkammer, die von der Ringnut und einer Mantelfläche des Ventilelements begrenzt wird, min destens zwei Schließpositionen der Drosselstelle einstellbar sind. Mit dieser Ausgestaltung der Dämpfventileinrichtung können mindestens zwei Dämpfkraftkennlinien druckabhängig angesteuert werden, um z. B. eine tendenziell komfortorientierte Dämpfkraftkennlinie vorzusehen und für extreme Anregungen min destens eine zweite Dämpfkraftgrundeinstellung der Dämpfventileinrichtung zur Ver fügung zu haben.
Dazu kann vorgesehen sein, dass bis zu einem ersten Druckniveau innerhalb der Druckkammer die Ringnutseitenflächen bezogen auf einen definierten Durchmesser der Ringnutseitenflächen einen ersten Abstand und bei einem zwei Druckniveau ei nen zweiten Abstand aufweisen. Über die axiale Aufweitbewegung der Ringnut kann das Ventilelement einen axialen Verstellweg ausführen, über den z. B. ein treppen förmiger Anschlag nutzbar ist.
Alternativ kann die Anschlageinrichtung auch als Konus ausgeführt sein, so dass keine ausgeprägte Dämpfkraftstufe, sondern ein Dämpfkraftkennfeld erreichbar ist.
Optional ist der Ventilträger mehrteilig ausgeführt, wobei ein die erste Ringnutseiten fläche aufweisendes Bauteil zu der zweiten Ringnutenfläche beweglich ausgeführt ist.
Im Hinblick auf eine definierte Verstellbewegung ist das die Ringnutseitenfläche auf weisendes Bauteil über eine Gelenkverbindung beweglich gelagert.
Bevorzugt wird die Gelenkverbindung von einem Elastomerelement gebildet wird, das zusätzlich zur Gelenkfunktion eine Abdichtfunktion für die Druckkammer über nimmt.
Damit das bewegliche Bauteil eine definierte Ausgangstellung einnimmt, wird das die Ringnutseitenfläche tragende bewegliche Bauteil des Ventilträgers von einer Feder in seine Ausgangsstellung vorgespannt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind bewegliche Bauteil des Ventilträgers und die Feder Bestandteil eines Überdruckventils des Druckraums, indem das bewegli che Bauteil z B. einen Ventilkörper bildet, der einen Abfluss aus der Druckkammer steuert.
Alternativ kann das die Ringnutseitenfläche tragende bewegliche Bauteil des Ventil trägers als elastische Scheibe ausgeführt sein. Bei dieser Bauform kann die Dämpf ventileinrichtung sehr einfach auf ein bestimmtes Dämpfkraftverhalten eingestellt werden, indem man Anzahl und Größe der Ventilscheiben wählt.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Ringnutseitenfläche eine elastische Beschich tung aufweisen, um dadurch den Einsatzpunkt der Anschlageinrichtung zu steuern. Die Beschichtung kann fest mit dem Ventilträger verbunden sein oder von einer se paraten Scheibe gebildet werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass mindestes eine in Richtung einer Ringnutsei tenfläche weisende Deckseite des Ventilelements eine elastische Beschichtung auf weist, die Anschlagfunktion des Ventilelements steuert. Bei einem höheren Druckni veau wird die elastische Beschichtung komprimiert und verändert damit mittelbar die axiale Position des Ventilelements innerhalb der Ringnut.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert wer den.
Es zeigt:
Fig. 1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich der
Dämpfventileinrichtung
Fig. 2 Dämpfventileinrichtung im Halbschnitt
Fig. 3 - 6 Alternativvarianten zur Fig. 2
Fig. 7 Dämpfkraftkennlinien der Dämpfventileinrichtung Die Figur 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise darge stellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Die Dämpfventileinrichtung 1 umfasst ein erstes Dämpfventil 5 mit einem als Kolben 7 ausgeführten Dämpfventil körper, 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 näle 17; 19 für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkrei sen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle 17; 19 ist nur beispielhaft anzusehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventilscheibe 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 eine Zuganschlagscheibe als Ventilträger 29, die direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Ober seite des Ventilträgers 29 ist beispielhaft ein ringförmiges Elastomerelement 31 auf gelegt, das über eine geringe radiale Vorspannung auch bei einer Schwingbewegung der Kolbenstange 9 gehalten wird. Das Elastomerelement 31 wirkt ab dem Anschlag punkt 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 im Durch messer veränderbar und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ventilelement 35 bildet mit einer Innenwandung des Zylinders 11 die Drosselstelle, wobei die Innenwandung 39 eine Strömungsleit fläche darstellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch in einem vom Zuganschlag unabhängigen Ventilträger ausgeführt sein. Außenseitig trägt das Ventilelement eine Rückstellfeder 41 , z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings, der das Ventilelement 35 wieder in eine Ausgangsstellung zu rückbewegt. Eine äußere Mantelfläche 43 und die Strömungsleitfläche 39 begrenzen damit einen Drosselquerschnitt 45 der Drosselstelle 37.
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 ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt der Drosselstelle 37 eingehalten.
Die Aufweitbewegung des Ventilelements kann durch den Einsatz eines radial elasti schen Ventilelements 35 oder durch z. B. ein ringförmiges mehrgliedriges Ventilele ment 35 erreicht werden. In der Fig. 1 ist beispielhaft eine Lagerung mit einem Bol zen und zwei Lageröffnungen eines mehrgliedrigen Ventilelements dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt einen Halbschnitt der Dämpfventileinrichtung 1 mit einer im Vergleich zur Fig. 1 abweichenden axialen Befestigung des Ventilträgers 29 an der Kolben stange 9. In dieser Vergrößerung ist eine Druckkammer 59 innerhalb des Ventilträ gers 29 in Verbindung mit Anschlussöffnungen, z. B. an den Arbeitsraum 13, darge- stellt, die die Aufweitbewegung basierend auf dem Unterdrück innerhalb der Drossel stelle 37 unterstützt, wodurch sich eine deutliche Steigerung der Dynamik der Dämpf ventileinrichtung 1 bezogen auf die Dämpfkraftcharakteristik einstellt.
In Volllinien ist die axiale Position des Ventilelements 35 innerhalb der Ringnut 33 des Ventilträgers und die äußere Mantelfläche 43 Außendurchmesser des Ventilele ments 35 erkennbar. Bei einer Anströmung der Dämpfventileinrichtung 1 strömt Dämpfmedium über die Anschlussöffnung 61 in die Druckkammer 59 ein. Die wirk same Abströmöffnung 63 verfügt bevorzugt über einen kleineren Querschnitt, so dass sich eine Druckkraft innerhalb der Druckkammer 59 aufbaut, die für eine radiale Aufweitkraft auf das Ventilelement 35 sorgt. Optional kann eine innere Mantelfläche 65 des Ventilelements 35 bezogen auf eine Ringnutgrundfläche 67 der Ringnut 33 geneigt ausgeführt sein, um über eine Druckkraftkomponente stets einen Kontakt ei ner Deckseite 69 des Ventilelements 35 an einer Ringnutseitenfläche 71 der Ringnut 33 zu erreichen. Diese Maßnahme dient dazu, eine unkontrollierte Leckage in Ab ström richtung aus der Druckkammer 59 zu verhindern. Grundsätzlich kann jedoch ein definierter Abfluss zwischen der Deckseite 69 und der zugewandten Ringnutsei tenfläche 71 auch gewollt sein.
In der Vergrößerung ist zudem erkennbar, dass der Ventilträger 29 eine Anschlagein richtung 73 aufweist, mittels der abhängig von einem Druckniveau innerhalb der Druckkammer 59, die von der Ringnut 33 und der inneren Mantelfläche 65 des Ven tilelements 35 begrenzt wird, mindestens zwei Schließpositionen der Drosselstelle 37 einstellbar sind. Die Anschlageinrichtung 73 wird von einem in Richtung der Ringnut grundfläche 67 weisenden Treppenprofil an einem Steg 75 des Ventilträgers 29 ge bildet. Alternativ kann die Anschlageinrichtung 73 auch als ein Konus ausgeführt sein, wie die gestrichelte Kontur zeigt.
Die Anschlageinrichtung 73 wird dadurch geschaltet, indem bis zu einem ersten Druckniveau innerhalb der Druckkammer 59 die Ringnutseitenflächen 71 ; 77 bezo gen auf einen definierten Durchmesser der Ringnutseitenflächen 71 ; 77 einen ersten Abstand A1 und bei einem zwei Druckniveau einen zweiten Abstand A2 aufweisen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Ventilträger 29 mehrteilig ausgeführt, wobei ein die erste Ringnutseitenfläche 71 aufweisendes Bauteil 79 zu der zweiten Ringnutenfläche 77 beweglich ausgeführt ist. Dafür ist das die Ringnutseitenfläche 71 aufweisende Bauteil 79 über eine Gelenkverbindung 81 beweglich gelagert. In der Fig. 2 wird das bewegliche Bauteil 79 von einem Deckel des Ventilträgers 29 gebil det. Optional dient für die Gelenkverbindung 81 ein Elastomerelement 83. Das Elastomerelement 83 kann innerhalb des Ventilträgers 29 einvulkanisiert sein oder von einem einfachen einlegbaren Ring gebildet werden. Mittels der Gelenkverbin dung 81 kann das Bauteil 79 bzw. der Deckel eine Schwenkbewegung ausführen. Eine gestrichelte Linie, die für die Ringnutseitenfläche 71 steht, symbolisiert die Schwenkbewegung.
Bis zu einem ersten Druckniveau kann das Ventilelement nur bis zur ersten Stufe der Anschlageinrichtung 73 aufgeweitet werden. Wenn in der Druckkammer 59 ein darüberhinausgehendes Druckniveau erreicht wird, dann weitet sich die Ringnut 33 axial auf, so dass für das Ventilelement 35 auch ein größerer axialer Verschiebeweg in Richtung der Ringnutseitenfläche 71 zur Verfügung steht. Damit kann an der An schlageinrichtung 73 die erste Stufe überwunden und eine zweite Stufe genutzt wer den, die einen größeren Anschlagdurchmesser aufweist. Dadurch weitet sich das Ventilelement 35 stärker auf, wie die strichpunktierte Linienführung der äußeren Man telfläche 43' zeigt. Damit liegen auch zwei Drosselquerschnitte 45; 45' an der Dros selstelle 37 an. Ein stufenloses Betriebsverhalten lässt sich durch die Konus-Ausfüh rung der Anschlageinrichtung 73 erreichen.
Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Bauprinzips der Dämpfventileinrichtung 1 nach der Fig. 2. Abweichend weist die Gelenkverbindung 81 eine gekrümmte Lagerfläche 85 des Deckels 79 auf, die sich auf einer Stirnfläche 87 des Ventilträgers 29 abwälzt. Des Weiteren wird das die Ringnutseitenfläche 71 tragende bewegliche Bauteil 79 des Ventilträgers 29 von einer Feder 89 in seine Ausgangsstellung vorgespannt.
Über die Wahl der Feder 89 kann die auf den Deckel 79 wirksame Rückstellkraft be stimmt werden, wodurch direkt die Schaltfunktion der Anschlageinrichtung 73 einge stellt wird. Mit der Ausführung der Dämpfventileinrichtung 1 nach Fig. 4 soll gezeigt werden, dass dann das bewegliche Bauteil 79 nicht zwangsläufig eine Schenkbewegung aus führen muss, sondern auch eine axiale Verschiebebewegung des Deckels 79 sinn voll und möglich ist. Des Weiteren enthält diese Bauform die Besonderheit, dass das bewegliche Bauteil 79 des Ventilträgers 29 und die Feder 89 Bestandteil eines Über druckventils 91 des Druckraums 59 sind. Ein Hülsenabschnitt 93 des Ventilträger 29 verfügt über einen Absatz, der mit Ringfläche eine axiale Abstützfläche 95 für den Deckel 79 bildet. Der Deckel 79 wird von der Feder 89 auf die Abstützfläche 95 vor gespannt. Eine Zentrierfläche 97 des Absatzes sorgt für eine radiale Positionierung des Deckels 79 zum Ventilträger 29. Innerhalb der Zentrierfläche 97 oder einer Füh rungsfläche 99 des Deckels 79 ist beispielhaft eine Abflussnut 101 eingeformt. Wenn ein bestimmter Verschiebeweg des Deckels 79 zurückgelegt ist, dann kann das Dämpfmedium aus der Druckkammer 59 hydraulisch parallel zur Öffnung 63 aus der Druckkammer 59 abfließen und damit eine weitere Drucksteigerung in der Druckkam mer 59 verhindern. Folglich ist damit auch die Aufweitkraft auf das Ventilelement 35 begrenzt.
Die Fig. 5 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 mit einem Ventilträger 29, bei dem das die Ringnutseitenfläche 71 tragende bewegliche Bauteil 79 als elastische Scheibe 103 ausgeführt ist. Ein Gelenk oder eine Gelenkverbindung ist nicht notwendig. Über eine Schichtung von mehreren Scheiben 103 kann ein bestimmtes druckabhängiges Profil der Ringnutseitenfläche 71 erreicht werden. Die Wirkungsweise entspricht den Ausführungen nach den Fig. 2 bis 4. Die Eigenspannung sorgt für eine Rückstellbe wegung der Scheiben 103 und damit auch für das Ventilelement 35 eine Axialposi tion auf der Höhe der ersten Stufe der Anschlageinrichtung 73.
In der Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Dämpfventileinrichtung 1 dargestellt, bei der eine Ringnutseitenfläche 71 und/oder eine in Richtung einer Ringnutseitenfläche 71 ; 77 weisende Deckseite 105 des Ventilelements 35 eine elastische Beschichtung 107 aufweist. Bei einer Druckerhöhung in der Druckkammer 59 wird die mindestens eine Beschichtung 107 axial komprimiert. Dadurch verändert sich die axiale Position eines Anschlagbereichs 109 des Ventilelements 35 innerhalb der Ringnut 33 und da mit auch zur Anschlageinrichtung 73. Diese Bauform kann bei Bedarf mit einer Bau form nach den Fig. 2 bis 5 kombiniert werden.
Die Fig. 7 zeigt zusammenfassend die Funktion der Dämpfventileinrichtung 1 mit ei ner druckabhängig gesteuerten Anschlageinrichtung 73. Die Dämpfkraftkennlinie FDI beschreibt das Dämpfkraftverhalten des Schwingungsdämpfers 1 wenn lediglich das Dämpfventil 5 wirksam ist. Tendenziell liegt in Abhängigkeit der Strömungsgeschwin digkeit zwischen den beiden Arbeitsräumen 13; 15 eine moderat ansteigende Dämpf kraft vor.
Wenn eine deutliche Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Dros selstelle 37 auftritt, dann findet ein rasches hydraulisches Zuschalten der Drossel stelle 37 statt, sodass sowohl das Dämpfventil 5 wie auch die Dämpfventileinrichtung 1 wirksam sind, wie durch die Dämpfkraftkennlinie FD2 symbolisiert werden soll.
Bei nochmals gesteigerter Strömungsgeschwindigkeit findet ein zweiter Dämpfkraft- sprung auf die Dämpfkraftkennlinie FD3 statt, bei der das Ventilelement 35 den mini malsten Abstand zur Strömungsleitfläche 39 aufweist und damit die höchste Dämpf kraft erzeugen kann. Über die Geometrie der Anschlageinrichtung 73 kann der Ab stand der Schaltpunkte sowie der Abstand der einzelnen Dämpfkraftkennlinien be stimmt werden. Dazu abstimmbar sind die beschriebenen Maßnahmen am Ventilträ ger 29 und/oder dem Ventilelement.
Bezuqszeichen Dämpfventileinrichtung Schwingungsdämpfer erstes Dämpfventil Dämpfventilkörper Kolbenstange Zylinder kolbenstangenseitiger Arbeitsraum kolbenstangenferner Arbeitsraum Durchtrittskanäle Durchtrittskanäle Ventilscheibe Ventilscheibe Zuganschlag Kolbenstangenführung Ventilträger Elastomerelement Ringnut Ringelement Drosselstelle Innenwandung Rückstellfeder äußere Mantelfläche Drosselquerschnitt Ventilsitzfläche Ventilsitzfläche Stützscheibe Stützscheibe Bolzen Lageröffnung Druckkammer Anschlussöffnung Anschlussöffnung innere Mantelfläche Ringnutgrundfläche Deckseite
Ringnutseitenfläche
Anschlageinrichtung
Steg
Ringnutseitenfläche
Bauteil
Gelenkverbindung
Elastomerelement
Lagerfläche
Stirnfläche
Feder
Überdruckventil
Hülsenabschnitt
Abstützfläche
Zentrierfläche
Führungsfläche
Abflussnut elastische Scheibe
Deckseite elastische Beschichtung Anschlagbereich

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer (3), umfassend ein im Durchmesser veränderbares Ventilelement (35), das in Abhängigkeit einer Strö mungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle (37) ausge hend von einer Durchlassposition durch eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche (39) eine Drosselposition einnimmt, wobei das Ventilele ment (35) innerhalb einer Ringnut (33) zwischen zwei Nutseitenflächen (71; 77) eines Ventilträgers (29) radial beweglich geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilträger (29) eine Anschlageinrichtung (73) aufweist, mittels der abhängig von ei nem Druckniveau innerhalb einer Druckkammer (59), die von der Ringnut (33) und einer Mantelfläche (65) des Ventilelements (35) begrenzt wird, mindestens zwei Schließpositionen der Drosselstelle (37) einstellbar sind.
2. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bis zu ei nem ersten Druckniveau innerhalb der Druckkammer (59) die Ringnutseitenflächen (71 ; 77) bezogen auf einen definierten Durchmesser der Ringnutseitenflächen (71 ; 77) einen ersten Abstand A1 und bei einem zwei Druckniveau einen zweiten Abstand A2 aufweisen.
3. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die An schlageinrichtung (73) als Konus ausgeführt ist.
4. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ventilträger (29) mehrteilig ausgeführt ist, wobei ein die erste Ringnutseitenfläche (71) aufweisendes Bauteil (79) zu der zweiten Ringnutenfläche (77) beweglich ausgeführt ist.
5. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ringnutseitenfläche (71) aufweisende Bauteil (79) über eine Gelenkverbindung (81) beweglich gelagert ist.
6. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge lenkverbindung (81) von einem Elastomerelement (83) gebildet wird.
7. Dämpfventileinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 -6, dadurch ge kennzeichnet, dass das die Ringnutseitenfläche (71) tragendes bewegliches Bauteil (79) des Ventilträgers (29) von einer Feder (89) in seine Ausgangsstellung vorge spannt ist.
8. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das be wegliche Bauteil (79) des Ventilträgers (29) und die Feder (89) Bestandteil eines Überdruckventils (91) des Druckraums (59) sind.
9. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die Ringnutseitenfläche (71) tragender bewegliches Bauteil (79) des Ventilträgers (29) als elastische Scheibe (103) ausgeführt ist.
10. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringnutseitenfläche (71) eine elastische Beschichtung (107) aufweist.
11. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindes tes eine in Richtung einer Ringnutseitenfläche (77) weisende Deckseite (105) des Ventilelements (35) eine elastische Beschichtung (107) aufweist.
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