PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005008162B3 03.08.2006
Titel Dämpfventil
Anmelder ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Schmitt, Stefan, Dipl.-Ing., 97469 Gochsheim, DE
DE-Anmeldedatum 23.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005008162
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2006
IPC-Hauptklasse F16F 9/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 9/50(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Dämpfventileinrichtung, umfassend einen Dämpfventilkörper, der mindestens einen Strömungskanal aufweist, der von einer ersten federkraftbelasteten Ventilscheibe auf einer ersten Ventilsitzfläche zumindest teilweise verschlossen wird, wobei die Dämpfventileinrichtung eine zweite federbelastete Ventilscheibe umfasst, die bei einem größeren Öffnungsdruck von ihrer Ventilsitzfläche abhebt als die erste Ventilscheibe, wobei die erste federbelastete Ventilscheibe mit ihrer einen Deckseite auf der ersten Ventilsitzfläche und mit der anderen Deckseite auf einer zweiten Ventilsitzfläche verspannt ist, wobei eine der Ventilsitzflächen der ersten Ventilscheibe synchron eine Abhubbewegung mit der zweiten federbelasteten Ventilscheibe ausführt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Vielfach besitzt ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer einen so genannten Voröffnungsquerschnitt, der beispielsweise von einer kleinen Blende in einer Ventilscheibe gebildet wird. Kleine Volumenströme, die bei einer Kolbenstangenbewegung auftreten, fließen dann vollständig durch den Voröffnungsquerschnitt und erzeugen eine vergleichsweise kleine Dämpfkraft. Wird eine bestimmte Kolbenstangengeschwindigkeit überschritten, dann hebt eine Ventilscheibe von einer Ventilsitzfläche ab und gibt einen Querschnitt frei, der wesentlich größer ist als der Voröffnungsquerschnitt. Durch eine gezielte Abstimmung der auf die Ventilscheibe wirkenden Schließkräfte, die von mindestens einer Feder eingeleitet werden, soll bevorzugt ein degressives Dämpfkraftverhalten des Dämpfventils erzeugt werden.

Wie aus der DE 44 24 434 A1 bekannt ist, bieten mehrstufige Dämpfventile einen Komfortgewinn. Bei einem mehrstufigen Dämpfventil, das zusätzlich zum Voröffnungsquerschnitt zwei ebenfalls federkraftbelastete Ventilscheiben aufweist, kann man größere Dämpfkräfte bei kleineren bis mittleren Kolbenstangengeschwindigkeiten in Verbindung mit degressiv verlaufenden Dämpfkraftkennlinien bei größeren Kolbenstangengeschwindigkeiten erreichen. In der 3 der DE 44 24 434 A1 dieser Zusammenhang in einem Dämpfkraftkennliniendiagramm dargestellt.

In der DE 44 24 434 A1 wird das zusätzliche Ventil von einer kleinen Ventilscheibe gebildet, die eine Tellerfeder in Schließrichtung vorspannt. Die Tellerfeder kann sich wahlweise an einer ortsfesten Fläche oder einer Ventilscheibe abstützen.

In der US 6,371,264 B1 wird ebenfalls ein sich mehrstufig öffnendes Dämpfventil beschrieben, dessen Voröffnungsventil auf einer Oberseite des Dämpfventilkörpers angeordnet ist. Eine Ventilscheibe kann mit ihrem äußeren Rand bis zum Erreichen einer Anschlagscheibe von einer Ventilsitzfläche abheben. Steigt die Öffnungsdruckkraft auf die besagte Ventilscheibe weiter an, dann wird die gesamte Ventilscheibe zusammen mit den Anschlagscheiben gegen die Kraft einer weiteren Ventilfeder in Öffnungsrichtung bewegt.

In beiden genannten Schriften besteht jedoch das Problem, dass die Ventilsitzflächen für das zusätzliche Ventil extrem genau gefertigt sein müssen, um auch kleinste Leckagen zu unterbinden. Würde man einfach die Federkraft, die auf die Ventilscheibe wirkt, erhöhen, dann hätte man u. U. eine bessere Dichtfunktion erreicht, jedoch die Dämpfkraftkennlinie hinsichtlich des Fahrkomforts verschlechtert.

Die gattungsbildende DE 199 14 557 A1 betrifft eine Dämpfventileinrichtung, umfassend einen Dämpfventilkörper, der mindestens einen Strömungskanal aufweist, der von einer ersten federkraftbelasteten Ventilscheibe auf einer ersten Ventilsitzfläche zumindest teilweise verschlossen wird. Des Weiteren umfasst die Dämpfventileinrichtung eine zweite federbelastete Ventilscheibe, die bei einem größeren Öffnungsdruck von ihrer Ventilsitzfläche abhebt als die erste Ventilscheibe. Die erste federbelastete Ventilscheibe ist mit ihrer einen Deckseite auf der ersten Ventilsitzfläche und mit der anderen Deckseite auf einer zweite Ventilsitzfläche verspannt, wobei eine der Ventilsitzflächen der ersten Ventilscheibe synchron eine Abhubbewegung mit der zweiten federbelasteten Ventilscheibe ausführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mehrstufiges Dämpfventil zu realisieren, das einerseits vielfältige Varianten für Dämpfkraftkennlinien ermöglicht und andererseits mit einfachen Mitteln genau gefertigt werden kann.

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

Der große Vorteil besteht darin, dass die erste Ventilscheibe mit sehr guter Dichtfunktion auf den Ventilsitzflächen ruht. Etwaige Leckagen, die man ggf. durch eine zusätzliche Dichtung beheben müsste, um eine möglichst exakte Dämpfkraftkennlinie zu erhalten, treten nicht auf. Es wird ein insgesamt einfacher Aufbau der Ventileinrichtung erreicht. Zusätzlich kann man durch die Wahl der Vorspannkraft für die erste Ventilscheibe eine Öffnungskraft für die zweite Ventilscheibe bestimmen, um insgesamt die Dämpfkraftkennlinie der Dämpfventileinrichtung zu variieren.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung bestimmt die zweite Ventilscheibe einen Abflusskanal für die erste Ventilscheibe. Das aus dem Strömungskanal an der ersten Ventilscheibe fließenden Dämpfmedium fließt nicht entlang der Ventilsitzfläche der zweiten Ventilscheibe. Die Strömungswege der ersten und der zweiten Ventilscheibe sind hydraulisch parallel geschaltet.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird die zweite Ventilscheibe von einer Führung radial zur Ventilsitzfläche zentriert. Dabei kann der Abflusskanal zwischen der Führung und der zweiten Ventilsitzfläche verlaufen. Diese Variante ermöglicht sehr große Querschnitte für den Abflusskanal in Verbindung mit einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung.

Alternativ kann der Abflusskanal auch direkt durch die zweite Ventilscheibe verlaufen.

Im Hinblick auf eine möglichst große Variabilität in Verbindung mit standardisierten Grundbauteilen wird mindestens eine der Sitzflächen für die erste Ventilscheibe von einer Beilagscheibe innerhalb der Dämpfventileinrichtung gebildet.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird die zweite Ventilscheibe von einem starren Ventilring gebildet. Der Ventilring wird dann von einer separaten Feder auf die Ventilsitzfläche vorgespannt.

Eine besonders raumsparende Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Ventilscheibe von mindestens einer Scheibenfeder vorgespannt wird, wobei die Scheibenfeder mindestens eine Austrittsöffnung für den Abflusskanal der ersten Ventilscheibe aufweist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer

2 Explosionsdarstellung zur 1

3 Dämpfkraftkennlinie für die erfindungsgemäße Dämpfventileinrichtung

4 u. 5 Varianten zur 1

6 Explosionszeichnung zur 4

7 Dämpfventileinrichtung als Bodenventil

Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers 1, wie er beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug verwendet wird. In einem Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 mit einer Dämpfventileinrichtung 7, in der 2 ist die Dämpfventileinrichtung 7 in einer Explosionszeichnung dargestellt, in der Bauform eines Kolbens axial beweglich angeordnet. Ein Dämpfventilkörper 9 unterteilt den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen 11 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13. Innerhalb des Dämpfventilkörpers 9 ist mindestens ein Strömungskanal 15 ausgeführt, dessen eines Ende drosselfrei mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 verbunden ist. Über eine Kolbenmutter 17 wird der Dämpfventilkolben auf einem Kolbenstangenzapfen 19 fixiert.

Ein in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 13 weisendes Ende des Strömungskanals wird zumindest teilweise von einer ersten federkraftbelasteten Ventilscheibe 21 verschlossen. Die Federbelastung resultiert aus einer Verspannung der Ventilscheibe 21 mit ihrer einen Deckseite 23 und mit der anderen Deckseite 25 zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilsitzfläche 27; 29. Die erste Ventilsitzfläche 27 wird von mindestens einer Beilagscheibe 31 innerhalb der Dämpfventileinrichtung gebildet. Mit ihrem äußeren Rand stützt sich die erste Ventilscheibe 21 auf der zweiten Ventilsitzfläche 29 ab, die auf einer zweiten Ventilscheibe 33 ausgeführt ist. Die zweite Ventilscheibe 33 wird von einem starren Ventilring gebildet und von einer Schraubendruckfeder 35 gegen eine Ventilsitzfläche 37 am Dämpfventilkörper vorgespannt. Der starre Ventilring 33 zentriert sich an einer Führung 39 der Kolbenmutter 17 und ist als ein Winkelring geformt. Zwischen der unteren Deckseite ersten Ventilscheibe 21 und dem Ventilring 33 erstreckt sich ein Ringraum 41, der einen Abflusskanal 43 für die erste Ventilscheibe 21 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 bestimmt. Der Abflusskanal erstreckt sich zwischen der Führung 39 der Kolbenmutter 17 und der zweiten Ventilsitzfläche 29.

Bei einer Kolbenstangenbewegung in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 stellt sich folgendes Betriebsverhalten ein. Das Dämpfmedium strömt durch eine c-förmige Aussparung 45 innerhalb einer Rückschlagventilscheibe 47 (2) in den Strömungskanal 15 des Dämpfventilkörpers. Parallel dazu kann ein kleiner Volumenstrom durch einen Voröffnungsquerschnitt 49 in der Bauform einer Prägung in einem Trennsteg zu einem gegenläufig wirksamen Strömungskanal in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 entweichen und bei einer kleinen Kolbenstangengeschwindigkeit eine kleine Dämpfkraft entsprechend dem Kennlinienteilbereich Vö bewirken (3). Wird in dem Strömungskanal 15 aufgrund einer größeren Kolbenstangengeschwindigkeit ein größerer Druck q1 aufgebaut, dann hebt die erste Ventilscheibe 21 mit ihrem Innendurchmesser von der ersten Ventilsitzfläche 27 auf der Beilagscheibe 31 ab. Das Dämpfmedium kann von dem Ringraum 41 über den schrägverlaufenden Abflusskanal 43 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 strömen. Die Steigung der Dämpfkraftkennlinie nimmt im Vergleich zum Dämpfkraftkennlinienteil Vö, der von dem Voröffnungsquerschnitt bestimmt wird, ab. Liegt eine noch größere Kolbenstangengeschwindigkeit, z. B. bei einem Druck q2 vor, dann hebt auch die zweite Ventilscheibe 33 gegen die Kraft der Feder 35 von ihrer Ventilsitzfläche 37 ab, wobei die zweite Ventilsitzfläche 29 und damit auch die erste Ventilscheibe 21 synchron eine Abhubbewegung mit der zweiten federbelasteten Ventilscheibe 33 ausführt. Die Dämpfkraftkennlinie verläuft danach nochmals flacher als in dem vorangehenden Teilstück und sorgt für ein sicheres und trotzdem komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs. In der 3 soll durch die Pfeile die mögliche Variationsbreite der Dämpfkraftkennlinie verdeutlicht werden, die man durch Änderung der Maße der ersten und zweiten Ventilscheibe sowie der Feder 35 erreichen kann.

Die 4 und 5 zeigen eine Abwandlung zur Variante nach der 1, in dem die zweite Ventilscheibe 33 von einer Scheibenfeder 51 vorgespannt wird. In der 4 kommt eine einzelne Scheibenfeder 51 zur Anwendung, die eine Austrittsöffnung 53 für den Abflusskanal 43 der ersten Ventilscheibe 21 aufweist. Alternativ können auch mehrere Scheibenfedern 51 in einer Paketanordnung eingesetzt werden. In diese Fall ist es einfacher, wenn in der zweiten Ventilscheibe 33, z. B. an der Unterseite, die Austrittsöffnung 53 mündet. Der Abflusskanal 43 wird, wie die Zusammenschau mit der 6 zeigt, von radial verlaufenden Stegen 55 am Innendurchmesser der zweiten Ventilscheibe 33 gebildet, die auf der Führung 39 gleiten.

Die 7 zeigt die erfindungsgemäße Dämpfventileinrichtung in der Bauform eines Bodenventils bei einem Schwingungsdämpfer 1. Auch in dieser Variante ist die zweite Ventilscheibe 33 als ein Winkelring ausgeführt und verfügt über einen Abflusskanal 43 entsprechend der Variante nach 6.


Anspruch[de]
  1. Dämpfventileinrichtung, umfassend einen Dämpfventilkörper, der mindestens einen Strömungskanal aufweist, der von einer ersten federkraftbelasteten Ventilscheibe auf einer ersten Ventilsitzfläche zumindest teilweise verschlossen wird, wobei die Dämpfventileinrichtung eine zweite federbelastete Ventilscheibe umfasst, die bei einem größeren Öffnungsdruck von ihrer Ventilsitzfläche abhebt als die erste Ventilscheibe und die erste federbelastete Ventilscheibe mit ihrer einen Deckseite auf der ersten Ventilsitzfläche und mit der anderen Deckseite auf einer zweite Ventilsitzfläche verspannt ist, wobei eine der Ventilsitzflächen der ersten Ventilscheibe synchron eine Abhubbewegung mit der zweiten federbelasteten Ventilscheibe ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Ventilsitzfläche (29) für die erste Ventilscheibe (21) direkt auf der zweiten Ventilscheibe (33) ausgeführt ist.
  2. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ventilscheibe (33) einen Abflusskanal (43) für die erste Ventilscheibe (21) bestimmt.
  3. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ventilscheibe (33) von einer Führung (39) radial zur Ventilsitzfläche (37) zentriert wird, wobei der Abflusskanal (43) zwischen der Führung (39) und der zweiten Ventilsitzfläche (29) verläuft.
  4. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abflusskanal (43) direkt durch die zweite Ventilscheibe (33) verläuft.
  5. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Ventilsitzflächen (27) für die erste Ventilscheibe (21) von einer Beilagscheibe (31) innerhalb der Dämpfventileinrichtung (7) gebildet wird.
  6. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ventilscheibe (33) von einem starren Ventilring gebildet wird.
  7. Dämpfventilring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ventilscheibe (33) von mindestens einer Scheibenfeder (51) vorgespannt wird.
  8. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 7, dass die Scheibenfeder (51) mindestens eine Austrittsöffnung (53) für den Abflusskanal (43) der ersten Ventilscheibe (21) aufweist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com