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Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2010 040 458 A1 ist ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer bekannt, dessen Dämpfventilkörper mindestens eine Ventilsitzfläche aufweist, die eine Austrittsöffnung eines Durchtrittskanals zumindest begrenzt bzw. einrahmt. Die Ventilsitzfläche ist gegenüber einer Deckseite des Dämpfventilkörpers erhaben ausgeführt und wird von einem Steg gebildet.
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Der Querschnitt der Austrittsöffnung ist deutlich größer als der Querschnitt des Durchtrittskanals, so dass zwischen einer Ventilscheibe des Dämpfventils und dem Durchtrittskanal ein Graben oder eine Tasche vorliegt, um eine druckbeaufschlagte Fläche an einer Unterseite der Ventilscheibe in Richtung des Durchtrittskanals zu maximieren.
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Der Ringsteg weist in Richtung der Tasche oder des Grabens in der Regel eine leicht kegelige Innenkontur auf, damit der Dämpfventilkörper nach dem Sintern wieder leicht entformt werden kann. Diese kegelige Innenkontur kommt auch dem Streben nach größtmöglicher druckbeaufschlagter Fläche an der Ventilscheibe entgegen.
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Neben einer großen druckbeaufschlagten Fläche an der Ventilscheibe wird die druckbeaufschlagte Fläche auch bevorzugt asymmetrisch ausgestaltet, damit möglichst an einer Stelle der Ventilscheibe ein etwas größerer hydraulischer Hebelarm vorliegt, der dort für ein definiertes erstes Abheben der Ventilscheibe sorgt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine weitere Lösung für ein gezieltes Abhubverhalten einer Ventilscheibe von einer Ventilsitzfläche zu erreichen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein äußerer Mantelflächenbereich, der radial auf einem größeren Teilkreis verläuft als ein innerer Mantelflächenbereich, mit seiner inneren Kante in Richtung des inneren Mantelflächenbereichs geneigt ist und/oder der innere Mantelflächenbereich mit seiner inneren Kante in Richtung des äußeren Mantelflächenbereichs geneigt ist.
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Durch die Umlenkung des Dämpfmediums über die Mantelflächenbereiche entstehen dynamische Druckkräfte, die maßgeblich das Abhubverhalten der Ventilscheibe beeinflussen. Dadurch ist es auch möglich, das angestrebte definierte Abhubverhalten an einer definierten Ventilscheibenstelle zu erreichen.
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Ein besonders großer Effekt bzgl. der dynamischen Druckverteilung an der Ventilscheibe wird dann erreicht, wenn der innere Mantelflächenbereich und der äußere Mantelflächenbereich in dieselbe Richtung geneigt sind.
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Die Umlenkung der Strömung kann insbesondere dadurch verstärkt werden, indem mindestens ein Mantelflächenbereich als eine Hohlkehle ausgeführt ist. Bei dieser Bauform entsteht auf einem kurze Strömungsweg ein signifikanter Drall.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist mindestens ein radial verlaufender Mantelflächenbereich der Ventilsitzfläche trichterförmig ausgeführt. Mit dem radial verlaufenden Mantelflächenbereich kann nur ein sehr geringer Einfluss auf die Länge eines hydraulischen Hebelarms erreicht werden. Deshalb ist es sinnvoll, wenn der Mantelflächenbereich im Hinblick auf eine Größenmaximierung der druckbeaufschlagten Fläche an der Ventilscheibe ausgerichtet ist.
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Bevorzugt sind mehrere Ventilsitzflächen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, wobei die Ausrichtung der Mantelflächen bezogen auf alle Ventilsitzflächen asymmetrisch ausgeführt ist.
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Eine zusätzliche Maßnahme zur Lenkung des Dämpfmediumstroms innerhalb des Dämpfventils kann darin bestehen, dass innerhalb des von der Ventilsitzfläche eingeschlossenen Bodens ein Stützpin angeordnet ist, der schräg zur Mittelachse des Dämpfventilkörpers ausgerichtet ist. Der Stützpin dient der Abstützung der Ventilscheibe gegen Durchbiegung. Mit der Stromlenkung übernimmt der Stützpin noch eine Zweitfunktion.
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Alternativ oder zusätzlich kann in der Austrittsöffnung mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Lamelle angeordnet ist, die ein Strömungslenkungsprofil aufweist. Das Strömungslenkungsprofil wirkt wie eine Leitfläche und sorgt damit für eine gezielte dynamische Druckverteilung an der Ventilscheibe.
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Bevorzugt weist das Strömungslenkungsprofil tendenziell eine gleichartige Neigung aufweist, wie der benachbarte Mantelflächenbereich. Damit ergänzen sich die beiden Flächenbereiche und verstärken den Lenkungseffekt.
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Optional weist die mindestens eine Lamelle eine Stützfläche für Ventilscheibe auf. Mit einer derartigen Lamelle können sehr große Austrittsöffnungen realisiert werden, ohne dass die Ventilscheibe überlastet wird, wenn sie in Schließrichtung angeströmt und auf die Ventilsitzfläche gedrückt wird.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich eines Dämpfventils
- 2 Draufsicht auf den Dämpfventilkörper des Dämpfventils nach 1
- 2A u. 2B Schnittdarstellung zum Dämpfventilkörper nach 2
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 im Bereich eines Dämpfventils 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dämpfventil 3 an einem Kolben 5 ausgeführt, der an einer Kolbenstange 7 befestigt ist. Der Kolben 5bildet damit einen Dämpfventilkörper, der einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 9 des Schwingungsdämpfers 1 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13 unterteilt. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann auch an einem an sich bekannten Bodenventil oder einem verstellbaren Dämpfventil angewendet werden.
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Der Dämpfventilkörper 5 verfügt über mit mindestens einem Durchtrittskanal 15, dessen Austrittsöffnung 17 von einer Ventilsitzfläche 19 für mindestens eine Ventilscheibe 21 zumindest teilweise begrenzt wird. Die Austrittsöffnung 17 ist deutlich größer als der Querschnitt des Durchtrittskanal 15 und kann auch von der einfachen Kreisform deutlich abweichen, wie die Draufsicht gemäß der 2 zeigt. Danach weist der Durchtrittsquerschnitt 15 einen Langlochquerschnitt und die Austrittsöffnung die Kontur eines ungleichseitigen Sechsecks auf. Diese Ausgestaltung ist nur beispielhaft zu verstehen.
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Die Austrittsöffnung 17 wird innenseitig von einer Mantelfläche 23 ausgehend von einer inneren Kante 25 der Ventilsitzfläche 19 bis zu einem Boden 27 des Dämpfventilkörpers 5 eingefasst. In diesem Ausführungsbeispiel verfügt der Dämpfventilkörper 5 über einen Steg 29, der mit einem inneren Nabenbereich 31, der eine Durchgangsöffnung 33 für einen Kolbenstangenzapfen 35 aufweist, verbunden ist. Auch im Nabenbereich 31 erstreckt sich die Ventilsitzfläche 19, die dort jedoch als Spannfläche dient.
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Auf der Ventilsitzfläche 19, die hier beispielhaft aus fünf Einzelventilsitzfläche besteht, ist die mindestens eine Ventilscheibe 21 vorgespannt. Dazu kann man verschiedene Spannfedern einsetzen oder einen radial äußeren Bereich der Ventilsitzfläche mit einem höheren Niveau im Vergleich zur Spannfläche ausführen, so dass die elastische Ventilscheibe 21 leicht geschirmt vorgespannt ist.
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Die Mantelfläche 23 der Austrittsöffnung 17 dient dazu, das bei einer Bewegung der Kolbenstange 7 verdrängte Dämpfmedium gezielt richtungsabhängig auf die Schließfläche der Ventilscheibe 21, die auf der Ventilsitzfläche 19 aufliegt, wirken zu lassen. Würde man alle Mantelflächenbereiche leichartig ausgestalten, dann wären alle Ventilscheibenbereiche, die auf einer Einzelventilsitzfläche aufliegen, gleichartig belastet. Folglich würde die Ventilscheibe 21 undefiniert an einer oder mehreren Stellen abheben.
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Um jedoch gezielt eine Asymmetrie in das Belastungsprofil der Ventilscheibe 21 zu erreichen, ist ein äußerer Mantelflächenbereich 23A, der radial auf einem größeren Teilkreis verläuft als ein innerer Mantelflächenbereich 23I, mit seiner inneren Kante 25 in Richtung des inneren Mantelflächenbereichs 23I geneigt ist und/oder der innerer Mantelflächenbereich 23I mit seiner inneren Kante 25 in Richtung des äußeren Mantelflächenbereichs 25A geneigt ist. In der 2 mit Ihren Teilausschnitten 2A; 2B, ist dieser Zusammenhang bildlich darstellt. In dem Teilausschnitt gemäß 2A sind beide Mantelflächenbereiche, d. h. der innere Mantelflächenbereich 23I und der äußere Mantelflächenbereich 23A, in dieselbe Richtung geneigt. Dadurch wird dynamischen Druckpunkt auf die Ventilscheibe 21 nach radial außen verlagert, so dass ein hydraulischer Hebelarm, der sich vom Mittelpunkt der Ventilscheibe 21 bis zum dynamischen Druckpunkt erstreckt, verlängert. Die Zusammenschau der 2, 2A und 2B zeigt, dass mehrere Ventilsitzflächen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, wobei die Ausrichtung der Mantelflächen bezogen auf alle Ventilsitzflächen asymmetrisch ausgeführt ist.
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In der 2A ist zudem dargestellt, dass der Mantelflächenbereich 23A; 23I auch als eine Hohlkehle ausgeführt sein kann, um den Dralleffekt noch stärker zu gestalten.
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Mindestens ein radial verlaufender Mantelflächenbereich 37 der Ventilsitzfläche 19, der Mantelflächenbereiche 23A; 23I, die in Umfangsrichtung verlaufen, verbindet, ist bevorzugt trichterförmig ausgeführt, um die Größe der druckbeaufschlagten Fläche an der Ventilscheibe 21 zu maximieren.
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Des Weiteren offenbaren die Figuren, dass innerhalb des von der Ventilsitzfläche 19 eingeschlossenen Bodens 27 ein Stützpin 39 zur Abstützung der Ventilscheibe 21 angeordnet ist, der schräg zur Mittelachse 41 des Dämpfventilkörpers 5 ausgerichtet ist. (s. 1) Auch ein schrägverlaufender Stützpin 39 richtet eine Strömung ausgehend von dem Durchtrittskanal 15 zur Ventilsitzfläche 19 aus. So ist der Stützpin 39 in der Austrittsöffnung 17A schräg nach außen und der Stützpin 39 in der Austrittsöffnung 171 nach schräg innen verlaufend ausgeführt.
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Optional kann in der Austrittsöffnung 17 mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Lamelle 43 angeordnet ist, die ein Strömungslenkungsprofil 45 aufweist. Das Strömungslenkungsprofil wird von bzw. auf die Mittelachse 41 des Dämpfventilkörpers 5 geneigten Seitenflächen gebildet. Die Lamelle 43 muss nicht unbedingt direkt über dem Durchtrittskanal 15 verlaufen, sondern kann auch radial versetzt vorgesehen sein. Die Lamelle 43 liegt mit ihrer Stützfläche 47 auf dem Höhenniveau der Ventilsitzfläche 19 oder etwas niedriger, kann jedoch aufgrund eines Abstands zwischen einer Unterseite 49 und dem Boden 27 der Austrittsöffnung 17 unterspült werden.
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Das Strömungslenkungsprofil 45 kann die Funktion der geneigten Mantelflächen 23 unterstützen, insbesondere, wenn das Strömungslenkungsprofil 45 tendenziell eine gleichartige Neigung aufweist, wie der benachbarte Mantelflächenbereich 23A; 23I.
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Bei einer Strömung tritt das Dämpfmedium aus dem Durchtrittskanal 15in die Austrittsöffnung 17 und wird dabei von der Mantelfläche 23 und optional den schräggestellten Stützpins 39 und/oder den Lamellen 43 gezielt nach radial innen oder außen der Austrittsöffnung 17 gelenkt, um den hydraulischen Druckpunkt zu verlagern und damit die Länge des hydraulischen Hebelarms auf die Ventilscheibe 21 zu beeinflussen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Dämpfventil
- 5
- Kolben
- 7
- Kolbenstange
- 9
- Zylinder
- 11
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 13
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 15
- Durchtrittskanal
- 17
- Austrittsöffnung
- 19
- Ventilsitzfläche
- 21
- Ventilscheibe
- 23
- Mantelfläche
- 23A
- äußerer Mantelflächenbereich
- 23I
- innerer Mantelflächenbereich
- 25
- innere Kante der Ventilsitzfläche
- 27
- Boden
- 29
- Steg
- 31
- Nabenbereich
- 33
- Durchgangsöffnung
- 35
- Kolbenstangenzapfen
- 37
- radial verlaufender Mantelflächenbereich
- 39
- Stützpin
- 41
- Mittelachse
- 43
- Lamelle
- 45
- Strömungslenkungsprofil
- 47
- Stützfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040458 A1 [0002]
