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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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Zwischen den Durchtrittskanälen ist mindestens ein Stützpin angeordneten, der bei einer Anströmung der Ventilscheibe in Schließrichtung eine schädigende Belastung der Ventilscheibe verhindern sollen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Stützfunktion der Stützpins zu verbessern.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Stützfläche des Stützpin eine ballig geformte Kontur aufweist.
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Dadurch kann die Flächenpressung zwischen der Ventilscheibe und dem Stützpin deutlich reduziert werden, so dass die Dauerfestigkeit der Ventilscheibe deutlich steigt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer asymmetrischen Anordnung des Stützpins zu der Ventilsitzfläche eine asymmetrische ballig geformte Kontur mit der Tendenz vorliegt, dass der Stützpin in Richtung einer mit einem kürzeren Abstand benachbarten Ventilsitzfläche eine größere axiale Höhe aufweist als in Richtung zu einer benachbarten Ventilsitzfläche mit einem größeren Abstand. Das Ziel besteht darin, dass sich die Ventilscheibe möglichst großflächig an die Stützfläche anschmiegen kann, ohne durch die Stützfläche noch zusätzlich verformt bzw. belastet zu werden.
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Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Dauerfestigkeit besteht darin, dass zwischen der Stützfläche des Stützpins und einer von der Ventilsitzfläche gebildeten Ebene eine axiale Lücke vorliegt. Es ist eben nicht das Ziel eine möglichst großflächige Abstützung zu erreichen, sondern eine gewisse Deformation der Ventilscheibe zuzulassen, bis die Stützpins wirksam werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird das Maß der axialen Lücke von einer zulässigen Maximalspannung der Ventilscheibe bestimmt. Dahinter steht die Erkenntnis, dass das Erreichen der Maximalspannung weniger belastend ist für die Ventilscheibe als ein unnötig häufiger Kontakt mit dem Stützpin, der unabhängig von der Kontur der Stützfläche eine zusätzliche Deformation der Ventilscheibe hervorruft.
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Um keinesfalls in den Überlastungsbereich der Ventilscheibe zu geraten, ist das Maß der axialen Lücke um eine Fertigungstoleranz des Stützpins vermindert. Die Fertigungstoleranz wird z. B. von dem Material wie auch vom Herstellungsprinzip des Dämpfventilkörpers bestimmt.
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Ein weiterer Lösungsansatz besteht darin, dass die Stützfläche von mindestens drei sich schneidenden Kanten begrenzt wird. Abweichend zu einer einfachen kreisrunden Stützfläche wird die Verformung der Ventilscheibe beim Kontakt mit der Stützfläche gezielt gelenkt, um die Bereiche mit erhöhter Spannung zu minimieren. Bevorzugt weist die Stützfläche eine dreieckige oder eine trapezförmige Geometrie auf.
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Dabei geht es auch um die Ausrichtung der Stützfläche bezogen auf den Mittelpunkt der Ventilscheibe. Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn eine Kante auf einem äußeren Teilkreis verläuft und mindestens zwei weitere Kanten sich ausgehend von der äußeren Kante nach radial innen erstrecken, wobei die sich nach radial innen erstreckenden Kanten innerhalb des äußeren Teilkreises einen Schnittpunkt beschreiben, der auch außerhalb des Stützpins liegen kann. Die sich nach radial innen erstreckenden Kanten müssen sich nicht direkt schneiden. Es kann auch sinnvoll sein, dass sich die Kanten nur bei einer graphischen Verlängerung schneiden.
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Eine weitere sinnvolle Maßnahme zur Bestimmung der Geometrie der Stützfläche besteht darin, dass der Schnittpunkt der Kanten vom Mittelpunkt des Dämpfventilkörpers abweicht. Damit weicht der Verlauf der radialen Kanten von dem üblichen Verlauf entsprechend einer Normalen, die genau durch den Mittelpunkt der Ventilscheibe verläuft, ab.
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Bevorzugt liegt der Schnittpunkt der Kanten auf einer Seitenhalbierenden der äußeren Kante des Stützpins.
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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 u. 3 Vergrößerung des Dämpfventils nach 1
- 4 Draufsicht auf einen Dämpfventilkörper
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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 5 bildet 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 mindestens einen 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, z. B. einen umlaufenden Ringgraben bilden.
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Die mindestens eine Ventilscheibe 21 liegt einerseits auf der Ventilsitzfläche 19 und andererseits auf einer Spannfläche 23 auf, die sich konzentrisch zu einer Durchgangsöffnung 25 für einen Kolbenstangenzapfen 27 erstreckt. Grundsätzlich könnte man die Ventilscheibe 21 auch mit einem an sich bekannten Federelement auf die Ventilsitzfläche 19 vorspannen. In diesem Detail ist die Darstellung nur beispielhaft zu verstehen.
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Gemessen an der radialen Breite der Ventilscheibe 21 liegt ein relativ großer radialer Abstand zwischen der Ventilsitzfläche 19 und der Spannfläche 23 vor. Bei einer Anströmung des Dämpfventils 3 über den Durchtrittskanal 15 in Verbindung mit der großen Austrittsöffnung 17 ist diese Ausgestaltung sehr vorteilhaft, da die Ventilscheibe 21 einerseits ziemlich robust dimensioniert werden kann und trotzdem schon bei relativ geringen Drücken von der Ventilsitzfläche abheben kann.
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Bei einer Anströmung der Ventilscheibe 21 ausgehend vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 übernimmt das Dämpfventil 3 die Funktion eines Rückschlagventils, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den Arbeitsräumen 11; 13 zu verhindern. Für dieses Strömungsrichtung steht mindestens ein separater Durchtrittskanal 29 mit ebenfalls einer Ventilscheibe 31 zur Verfügung, die ein zweites Dämpfventil 33 für diese Anströmungsrichtung bildet.
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Die Ventilscheibe 19 wird bei der Anströmung ausgehend vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 in Richtung der Austrittsöffnung 17 geschirmt. Um eine Überlastung der Ventilscheibe 19 zu verhindern, verfügt der Dämpfventilkörper 5 über mindestens einen Stützpin 35, der räumlich in dem Bereich zwischen der Ventilsitzfläche 19 und der Spannfläche 23 angeordnet ist, um die Spannweite der Ventilscheibe 21 abzustützen.
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In der Ausschnittvergrößerung des Dämpfventils 3 gemäß der 2 ist erkennbar, dass eine Stützfläche 37 des Stützpins eine ballig geformte Kontur aufweist. In einer gestrichelten Linie ist die Deformation der Ventilscheibe 21 bei einer Anströmung ausgehend vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 dargestellt. Aufgrund der balligen Kontur der Stützfläche stellt sich eine Kontur der Ventilscheibe 21 gemäß einer Doppelwelle zwischen der Ventilsitzfläche 19 und der Spannfläche 23 ein, die zu einen günstigen Spannungsverlauf innerhalb der Ventilscheibe 21 führt.
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Wie man ebenfalls in dieser Vergrößerung erkennen kann, liegt zwischen der Stützfläche des Stützpins 37 und einer von der Ventilsitzfläche gebildeten Ebene 39 eine axiale Lücke vor. Das Maß der axialen Lücke 39 wird dabei von einer zulässigen Maximalspannung der Ventilscheibe 21 bestimmt. Mitberücksichtigt wird noch der Einfluss der Fertigungstoleranzen, indem das Maß der axialen Lücke 39 um eine Fertigungstoleranz des Stützpins 35 vermindert ist.
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Die 3 zeigt eine Abwandlung der Anordnung des Stützpins 35, der nun radial außerhalb der Mitte zwischen der Ventilsitzfläche 19 und der Spannfläche 23 angeordnet ist. Die Verformung der Ventilscheibe 21 ergibt sich aus dem radialen Abstand zwischen der Ventilsitzfläche 19 und der Spannfläche 23, wie die gestrichelte Linie zeigt. Um auch bei einer derartigen Anordnung möglichst günstige Spanungszustände in der Ventilscheibe 21 zu erreichen, liegt bei einer asymmetrischen Anordnung des Stützpins 35 zu der Ventilsitzfläche eine asymmetrische ballig geformte Kontur mit der Tendenz vor, dass der Stützpin 35 in Richtung einer mit einem kürzeren Abstand benachbarten Ventilsitzfläche 19 eine größere axiale Höhe aufweist als in Richtung zu einer benachbarten Ventilsitzfläche 19 mit einem größeren Abstand.
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Die 4 zeigt einen Dämpfventilkörper 5, wie er z. B. bei einem Bodenventil zur Anwendung kommt. Die Durchtrittskanäle 15; 29 für die beiden Durchströmungsrichtungen sind auf unterschiedlichen Teilkreisdurchmessern angeordnet. Die Durchtrittskanäle 15 für die eine Strömungsrichtung münden in einem Ringgraben 17, in dem zwischen den Durchtrittskanälen jeweils die Stützpins 35 angeordnet sind. In der Draufsicht ist erkennbar, dass der Stützpin nicht unbedingt als ein Zylinder mit einem Kreisquerschnitt und einer entsprechend kreisförmigen Stützfläche ausgeführt sein muss. So zeigt die 4 einen Stützpin 35, bei dem die Stützfläche 37 von mindestens drei sich schneidenden Kanten begrenzt wird.
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Eine äußere Kante 41 des Stützpins 35 verläuft in Umfangsrichtung auf einem äußeren Teilkreis und mindestens zwei seitliche weitere Kanten 43; 45 erstrecken sich ausgehend von der äußeren Kante 41 nach radial innen, wobei die sich nach radial innen erstreckenden Kanten 43; 45 innerhalb des äußeren Teilkreises einen Schnittpunkt 47 beschreiben, der auch außerhalb des Stützpins 35 liegen kann. In der einfachsten Form liegt eine dreieckige Stützfläche 37 vor. Zur Vermeidung einer nach radial innen weisenden Spitze ist eine trapezförmige Stützfläche 37 noch vorteilhafter.
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Der Schnittpunkt 47 der Kanten 43; 45 weicht bevorzugt vom Mittelpunkt 49 des Dämpfventilkörpers 5 ab, liegt aber auf einer Seitenhalbierenden 51 der äußeren Kante 41. Die seitlichen Kanten 43; 45 bilden deshalb keine Normalen bezogen auf die äußere Kante 41. Die ballige Kontur gemäß der 2 oder 3, sowie die darin gezeigte Stützpinhöhe, bzw. die Lücke 39, können auch in der Ausführung nach 4 verwirklicht sein.
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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
- Spannfläche
- 25
- Durchgangsöffnung
- 27
- Kolbenstangenzapfen
- 29
- Durchtrittskanal
- 31
- Ventilscheibe
- 33
- Dämpfventil
- 35
- Stützpin
- 37
- Stützfläche
- 39
- axiale Lücke
- 41
- äußere Kante
- 43
- seitliche Kante
- 45
- seitliche Kante
- 47
- Schnittpunkt
- 49
- Mittelpunkt
- 51
- Seitenhalbierende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040458 A1 [0002]
