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Die Erfindung betrifft eine verstellbare Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2014 215 199 A1 ist eine verstellbare Dämpfventileinrichtung bekannt, die neben einem Vorstufen- und einem Hauptstufenventil auch ein Notbetriebventil umfasst. Das Notbetriebventil wird bei einer unzureichenden Stromversorgung einer Magnetspule wirksam. In einem derartigen Fall wird ein Notbetriebventilkörper von einer Feder auf einen Gehäuseeinsatz für einen Hauptstufenventilkörper vorgespannt. Zwischen einem axial beweglichen Führungskörper und dem Notbetriebventilkörper ist ein Überdruckventil angeordnet, das mindestens eine ringförmige Ventilscheibe umfasst.
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Der grundsätzliche Aufbau des Notbetriebventils ist sehr einfach, jedoch aufgrund der Spannflächen der ringförmigen Ventilscheibe an zwei unterschiedlichen Bauteilen wirken sich geringe Fertigungstoleranzen sehr stark auf das Betriebsverhalten aus.
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Des Weiteren besteht bei dem Notbetriebventil der Nachteil, dass die in Schließrichtrichtung wirksame druckbeaufschlagte Fläche, die von der Rückseite des Führungskörpers gebildet wird, größer ist als die in Abhubrichtung des Notbetriebventil wirksame druckbeaufschlagte Fläche, die vom Innendurchmesser der Sitzfläche des Notbetriebventilkörpers gebildet wird. Dadurch ist ein größerer Stellstrom notwendig, um den Notbetriebventilkörper von der Ventilsitzfläche abheben und damit die Dämpfventileinrichtung im Normalbetrieb arbeiten zu lassen. Der größere Stellstrom reduziert den noch verbleibenden Stellbereich für den Normalbetrieb.
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Grundsätzlich lassen sich beide Probleme durch eine sehr genaue Fertigung der Bauteile und hochwertige Materialien minimieren, wodurch jedoch die Produktkosten deutlich ansteigen würden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme bzgl. der Ansteuerung des Notbetriebventils bei einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung zu minimieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Überdruckventil an dem Gehäuseeinsatz befestigt ist.
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Ein wesentlicher Vorteil zu dem beim Stand der Technik realisierten Bauprinzip besteht in dem wesentlich vereinfachten Notbetriebventilkörper, der nun von einem einteiligen ringförmigen Bauteil gebildet werden kann, bei dem auch die Ausgestaltung der druckbeaufschlagten Flächen einfach dimensioniert werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Gehäuseeinsatz einen Befestigungsansatz für die Ventilscheibe auf. Der Befestigungsansatz verfügt über mindestens eine Zentrierfläche und eine Stützfläche für mindestens eine Ventilscheibe des Überdruckventils. Damit bildet der Gehäuseeinsatz die Basis für alle Anbauteile des Überdruckventils.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch stützt sich ein Notbetriebventilkörper des Notbetriebventils in einer Notbetriebstellung auf einer Ventilscheibe des Überdruckventils ab. Der Vorteil besteht darin, dass man an dem Gehäuseeinsatz keine präzise Ventilsitzfläche anformen muss. Eine separat hergestellte Scheibe bildet die Ventilsitzfläche. Eine Ventilscheibe bietet allein aufgrund ihrer Herstellungsweise eine sehr präzise Oberfläche und eine sehr hohe Maßhaltigkeit.
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Insbesondere im Notbetrieb wirken auf den Notbetriebventilkörper größere Schließkräfte als Abhubkräfte. Um die axiale Position des Notbetriebventilkörper eindeutig zu definieren, sitzt der Notbetriebventilkörper in der Notbetriebstellung auf einem in Schließrichtung des Notbetriebventils abgestützten Bereich der Ventilscheibe auf.
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Optional kann der Notbetriebventilkörper mindestens zwei radial beabstandete Auflageflächen aufweisen, wobei eine Auflagefläche auf dem abgestützten Bereich aufsitzt und eine Auflagefläche als Ventilschließfläche fungiert. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, dass eine möglichst große druckbeaufschlagte Fläche für eine Abhubbewegung des Notbetriebventilkörper zur Verfügung steht.
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Unterstützt wird das Ziel einer möglichst großen druckbeaufschlagten Fläche dadurch, dass die Auflagefläche von mindestens einem Dämpfmediumkanal überbrückt wird, der Dämpfmedium bis zur Ventilschließfläche fördert.
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Man kann auch vorsehen, dass die Ventilscheibe, auf der der Notbetriebventilkörper aufsitzt, von einer starren Stützscheibe gebildet wird. Die die Öffnungsbewegung ausführende Ventilscheibe wird dann nicht von dem Notbetriebventilkörper belastet.
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Eine besonders einfache Form des Überdruckventils zeichnet sich dadurch aus, dass eine einen Querschnitt des Überdruckventils ansteuernde elastische Ventilscheibe über ihre Deckseiten geschirmt zwischen zwei radial beabstandeten Spannflächen des Überdruckventils verspannt ist. Die Ventilschiebe übernimmt damit eine Dichtfunktion und eine Federfunktion.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1a Dämpfventileinrichtung in einer Schnittdarstellung
- 1b Detaildarstellung zur 1
- 2 - 4 Ausführungsvarianten für das Überdruckventil einer Dämpfventileinrichtung nach 1
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Die 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 mit einem axial zweigeteilten Dämpfventilgehäuse 3 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauform. In der vorliegenden Ausgestaltung ist die Dämpfventileinrichtung 1 für eine bezogen auf einen äußeren Zylinder des Schwingungsdämpfers externe Anordnung vorgesehen, doch kann das Bauprinzip leicht auf eine Dämpfventileinrichtung z. B. an einer Kolbenstange adaptiert werden. In einem ersten Dämpfventilgehäuseabschnitt 5 ist ein an sich bekannter Aktuator 7 angeordnet, der eine Spule 9 umfasst, die über einen Anker 11 auf ein Vorstufenventil 13 einwirkt. Mit dem Vorstufenventil 13 wird ein Hauptstufenventil 15 angesteuert, das die Dämpfkraft im Schwingungsdämpfer erzeugt. Das Vorstufen- und das Hauptstufenventil 13; 15 sind in einem zweiten Dämpfventilgehäuseabschnitt 17 angeordnet, der eine Rohrgrundform ohne eine Zwischenwandung aufweist.
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Das Hauptstufenventil 15 umfasst einen Hauptstufenventilkörper 19, der axial beweglich in einem zum Dämpfventilgehäuse 3 separaten Gehäuseeinsatz 21 geführt ist. Der Gehäuseeinsatz 21 ist topfförmig ausgeführt und bildet einen Steuerraum 23, über den das Hauptstufenventil 15 von dem Vorstufenventil 13 angesteuert wird. Ein Boden 25 des Gehäuseeinsatzes 21 verfügt über eine Öffnung 27, in der ein Führungsschaft 29 des Hauptstufenventilkörpers 19 geführt ist. In dem Führungsschaft 29 verlaufen ein Axialkanal 31 und ein Querkanal 33, die den Steuerraum 23 über einen Durchlass 35 in dem Boden 25 mit dem Vorstufenventil 13 verbinden.
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Der Gehäuseeinsatz 21 weist außenseitig eine nutförmige Profilierung auf. Dadurch bilden einander zugewandten Flächen des Dämpfventilgehäuses 3 und des Gehäuseeinsatzes 21 mindestens einen Strömungskanal 37 für einen Dämpfmediumstrom innerhalb der Dämpfventileinrichtung 1.
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Das Hauptstufenventil 15 ist als ein Sitzventil ausgeführt, so dass der Hauptstufenventilkörper 19 auf einer Hauptstufenventilsitzfläche 39 aufliegt. Radial außerhalb der Hauptstufenventilsitzfläche 39 ist mindestens ein Durchlasskanal 41 ausgeführt, der radial innerhalb des Dämpfventilgehäuses 3 angeordnet ist. Der außenseitig am Gehäuseeinsatz 21 vorliegende Strömungskanal 37 ist an den mindestens einen Durchlasskanal 41 angeschlossen.
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Die Hauptstufenventilsitzfläche 39 wird wiederum von einem Ventileinsatz 43 gebildet, über den der Gehäuseeinsatz 21 im Dämpfventilgehäuse 3 axial positioniert wird. In der vorliegenden Ausführungsform verfügt der Ventileinsatz 43 über Dämpfkanäle 45, die mit mindestens einer Ventilscheibe 47 zusammenwirken. Es handelt sich dabei aber um eine Option.
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Der Gehäuseeinsatz 21 wird von einem Federelement 49 in der Bauform einer Scheibenfeder axial gegen eine Stützfläche 51 des Dämpfventilgehäuses 3 vorgespannt. Das Federelement 49 stützt sich wiederum an dem Ventileinsatz 43 ab.
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Dem Vorstufenventil 13 ist hydraulisch in Reihe ein Notbetriebventil 53 mit einem einteiligen ringförmigen Notbetriebventilkörper 55 zugeordnet. Das Notbetriebventil 53 nimmt bei Energieausfall des Aktuators 7 bedingt durch eine Schließfeder 57 eine Schließstellung ein. Ein Restquerschnitt, eingestellt vom Notbetriebventil 53, bestimmt dann den Druck im Steuerraum 23, der wiederum die Schließkraft auf den Hauptstufenventilkörper 19 beeinflusst. Der besagte Restquerschnitt kann Null sein oder eine definierte Größe aufweisen.
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Dem Notbetriebventil 53 ist ein Überdruckventil 59 in der Bauform eines Sitzventils funktional parallelgeschaltet, das von mindestens einer ringförmigen Ventilscheibe 61 gebildet wird. Das gesamte Überdruckventil 61 ist an dem Boden 25 in Richtung des Notbetriebventilkörpers 55 befestigt.
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Der Gehäuseeinsatz 21 bildet damit einen Ventilträger und weist für die mindestens eine Ventilscheibe 61 des Überdruckventils 59 einen Befestigungsansatz 63 auf. Der Befestigungsansatz 63 verfügt über mindestens eine axiale Trägerfläche 65 und mindestens eine Zentrierfläche 67 für die mindestens eine Ventilscheibe 61.
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Die 1 zeigt die Dämpfventileinrichtung 1 im stromlosen Zustand. Dabei stützt sich der Notbetriebventilkörper 55 des Notbetriebventils 53 auf der Ventilscheibe 61 des Überdruckventils 59 ab und bildet mit der Ventilscheibe 61 einen Druckraum 69. In der Ausführung nach 1 umfasst das Überdruckventil 59 lediglich die elastische Ventilscheibe 61 und ein diese Ventilscheibe 61 stützende Ventilfeder 71. Als Ventilfeder 71 ist in diesem Fall eine an sich bekannte Wellfeder vorgesehen.
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Bei stromloser Spule 9 wird das Vorstufenventil 13 lediglich von einer Federanordnung 73 in seiner Schließkraft beeinflusst. Folglich kann das Dämpfmedium gegen einen nur geringes Kraftniveau in den vom Notbetriebventilkörper 55 begrenzten Druckraum 69 einströmen. Das Dämpfmedium wirkt auch auf die Rückseite 79 des Notbetriebventilkörpers 55, wobei ein Rückraum 77 von einem Isolator 79 und einer Polscheibe 81 in Richtung der Spule begrenzt wird.
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Die druckbeaufschlagte Flächen im Bereich innerhalb einer Sitzfläche 83, s. 1b, des Notbetriebventilskörpers 55 auf der Ventilscheibe des Überdruckventils 59 und der Rückseite 75 des Notbetriebventilkörpers 55 sind annähernd gleich groß. Deshalb wird der Notbetriebventilkörper 55 mit nur einem geringen hydraulischen Kraftüberschuss auf die Ventilscheibe 61 des Überdruckventils 59 gedrückt und nimmt dabei die definierte Schließposition ein. Wenn das Druckniveau in dem Druckraum 69 über ein definiertes Niveau hinausgeht, dann wird die Ventilscheibe 61 elastisch deformiert und gibt einen Abflussquerschnitt frei. Der in dem Druckraum 69 herrschende Druck steht auch im Steuerraum 23 an, so dass dieser Druck auch die hydraulische Schließkraft für den Hauptstufenventilkörper 19 bestimmt.
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Die Darstellung der 2 beschränkt sich auf die zwischen dem Notbetriebventilkörper 55 und dem Gehäuseeinsatz 21 angeordneten Bauteile einer Dämpfventileinrichtung nach 1. Abweichend zur Ausführung nach 1 sitzt der Notbetriebventilkörper 55 in der Notbetriebsstellung auf einem in Schließrichtung des Notbetriebventils abgestützten Bereich 85 der Ventilscheibe 61 auf. Der abgestützte Bereich ist Bestandteil der Trägerfläche 65. Die elastische Ventilscheibe 61 wirkt aufgrund ihrer Eigenelastizität. Auf ein Federelement vergleichbar wie in der 1 wurde verzichtet. Um ein besonders feinfühliges Abhubverhalten des Notbetriebventilkörpers55 bei einer intakten Bestromung der Spule 9 zu erreichen, übernimmt der Gehäuseeinsatz 21 eine Stützfunktion für den Notbetriebventilkörper 55 und entlastet damit die elastische Ventilscheibe 61.
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Der Notbetriebventilkörper 55 weist mindestens zwei radial beabstandete Auflageflächen auf, wobei eine Auflagefläche 87 auf dem abgestützten Bereich 85 aufsitzt und eine Auflagefläche als Ventilschließfläche bzw. Sitzfläche 83 fungiert. Die radial innenliegende Auflagefläche 87 muss nicht vollständig umlaufend sein, sondern kann auch segmentartig ausgeführt sein. Dadurch wird die Auflagefläche 87 von mindestens einem Dämpfmediumkanal 89 überbrückt, der Dämpfmedium bis zur Sitzfläche strömen lässt. Folglich liegen hinsichtlich der Größenverhältnisse am Notbetriebventilkörper 55 druckbeaufschlagten Flächen sehr ähnliche Zustände vor, wie bereits zur 1 beschrieben, d. h., dass sich die in Abhubrichtung des Notbetriebventilkörpers 55 wirksame druckbeaufschlagte Fläche bis an den Innendurchmesser der Sitzfläche 83 erstreckt.
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In der Ausführung nach 3. ist die den Querschnitt des Überdruckventils 59 ansteuernde elastische Ventilscheibe 61 über ihre Deckseiten 91; 93 geschirmt zwischen zwei radial beabstandeten Spannflächen 95; 97 des Überdruckventils 59 verspannt. Auch hier kann auf ein Federelement vergleichbar wie in der 1 gezeigt, verzichtet werden. Dabei wird die Ventilscheibe 61 am Innendurchmesser von einer Haltescheibe 99 mit der Spannfläche 97 abgestützt, die wiederum an dem Befestigungsansatz 63 des Gehäuseeinsatzes 21 befestigt ist. Am Außendurchmesser liegt die gegenüberliegende Deckseite 93 auf der Spannfläche 95 des Gehäuseeinsatzes 21 auf. Zwischen der Ventilscheibe 61 und der Haltescheibe 99 kann ein Einstellring 101 angeordnet sein, um eine definierte Federkennlinie bei der Ventilscheibe 61 mit einem standardisierten Befestigungsansatz 63 zu erreichen.
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Der Notbetriebventilkörper 55 stützt sich über die Ventilscheibe 61 auf der Spannfläche 95 des Gehäuseeinsatzes 21 ab und beeinflusst damit nicht das Betriebsverhalten der Ventilscheibe 61.
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Für einen optimalen Abströmweg aus dem Steuerraum 23 verfügt die Ventilscheibe 61 am Innendurchmesser über mindestens eine Aussparung 103, so dass schon bei einer geringfügigen Abhubbewegung von dem Einstellring 101 ein Überströmquerschnitt zur Verfügung steht. Die Spannfläche 95 wird durch mindestens einem Radialkanal 105 unterbrochen.
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In der 4 ist Bauprinzip der Dämpfventileinrichtung 1 gemäß der 3 noch weiterentwickelt. Der Unterschied besteht darin, dass eine Ventilscheibe, auf die der Notbetriebventilkörper 55 aufsitzt, von einer starren Stützscheibe 107 gebildet wird. Die Stützscheibe 107 verfügt für das Durchströmen des Dämpfmediums zu der beweglichen bzw. elastischen Ventilscheibe 61 über mindestens eine Durchlassöffnung 109. Die elastische Ventilscheibe 61 dichtet am Außendurchmesser einen Zwischenraum 111 zwischen der Stützscheibe 107 und der Ventilscheibe 61 ab. Damit umfasst das Überdruckventil 59 mindestens zwei Ventilscheiben 61; 107. Man könnte die bewegliche Ventilscheibe auch mittels eines Federelements ähnlich der 1 gegen die dem Druckraum 69 abgewandte Seite der starren Ventilscheibe 107 vorspannen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfventileinrichtung
- 3
- Dämpfventilgehäuse
- 5
- erster Dämpfventilgehäuseabschnitt
- 7
- Aktuator
- 9
- Spule
- 11
- Anker
- 13
- Vorstufenventil
- 15
- Hauptstufenventil
- 17
- zweiter Dämpfventilgehäuseabschnitt
- 19
- Hauptstufenventilkörper
- 21
- Gehäuseeinsatz
- 23
- Steuerraum
- 25
- Boden
- 27
- Öffnung
- 29
- Führungsschaft
- 31
- Axialkanal
- 33
- Querkanal
- 35
- Durchlass
- 37
- Strömungskanal
- 39
- Hauptstufenventilsitzfläche
- 41
- Durchlasskanal
- 43
- Ventileinsatz
- 45
- Dämpfkanäle
- 47
- Ventilscheibe
- 49
- Federelement
- 51
- Stützfläche
- 53
- Notbetriebventil
- 55
- Notbetriebventilkörper
- 57
- Schließfeder
- 59
- Überdruckventil
- 61
- Ventilscheibe
- 63
- Befestigungsansatz
- 65
- Trägerfläche
- 67
- Zentrierfläche
- 69
- Druckraum
- 71
- Ventilfeder
- 73
- Federanordnung
- 75
- Rückseite
- 77
- Rückraum
- 79
- Isolator
- 81
- Polscheibe
- 83
- Sitzfläche
- 85
- abgestützter Bereich
- 87
- Auflagefläche
- 89
- Dämpfmediumkanal
- 91
- Deckseite
- 93
- Deckseite
- 95
- Spannfläche
- 97
- Spannfläche
- 99
- Haltescheibe
- 101
- Einstellring
- 103
- Aussparung
- 105
- Radialkanal
- 107
- Stützscheibe
- 109
- Durchlassöffnung
- 111
- Zwischenraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215199 A1 [0002]
