DE19729777A1 - Dämpfungsventil - Google Patents
DämpfungsventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsventil für eine in zwei Strömungsrich
tungen durchströmte Versorgungsleitung eines Verbrauches einer fluidi
schen Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Dämpfungsventil zeigt die DE 33 12 510 A1. Dabei ist in ei
nem Ventilgehäuse ein Ringkolben als Ventilelement beweglich angeordnet,
der in der einen Richtung federbelastet an einem ringförmigen Ventilsitz an
liegt. In der ungedrosselten Strömungsrichtung hebt der Ringkolben von
dem Ventilsitz ab und das Medium kann im wesentlichen ungedrosselt durch
den ringförmigen Ventilspalt strömen. In der entgegengesetzten Strömungs
richtung wird der Ventilspalt durch den Ringkolben verschlossen und es folgt
eine gedrosselte Durchströmung durch ebenfalls in dem Ringkolben vorge
sehene Drosselbohrungen, die dann entsprechend zur Wirkung kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dämpfungsventil der gattungsgemäßen Art
vorzuschlagen, welches fertigungstechnisch und baulich einfacher, funktio
nell sicherer und weitgehendst frei von Strömungsgeräuschen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Dämpfungsventil erfolgen die gedrosselte und
die ungedrosselte Durchströmung über den gleichen Ventilspalt, wodurch
hohe Strömungsgeschwindigkeiten des verwendeten Mediums, insbeson
dere Hydrauliköl, und damit verbundene Strömungsgeräusche unterbunden
sind. Durch die Verwendung nur eines Ventilspalts für die Funktionen des
Dämpfungsventils ergibt sich eine nicht unwesentliche bauliche Vereinfa
chung; ferner tritt an dem Ventilspalt eine quasi Selbstreinigung auf, da die
ser in beiden Strömungsrichtungen durchströmt wird und somit ggf. auftre
tende Schmutzpartikel aus dem Ventilspalt wieder ausgetragen werden.
In einfacher Weise kann das bewegliche Ventilelement an einem im Ventil
gehäuse vorgesehenen Anschlag in der Drosselstellung anliegen, so daß
ein Mindestöffnungsquerschnitt am Ventilspalt aufrechterhalten bleibt. Ein
derartiger Anschlag kann in vielfältiger Form vorgesehen sein, beispiels
weise durch Vorsprünge unmittelbar an dem den Ventilspalt bildenden Ven
tilsitzflächen, bevorzugt wird jedoch ein im Gehäuse festgelegter Ringteil als
Anschlag vorgeschlagen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ferner ein zweites bewegli
ches Ventilelement vorgeschlagen, mittels dem im Zusammenwirken mit
dem ersten Ventilelement eine variable, druckbegrenzende Drosselwirkung
geschaffen ist. Ober einen solchen variablen Ventilspalt können bei Druck
stößen in der Drosselrichtung - wie sie beispielsweise bei Verwendung des
Dämpfungsventils in Servolenkungen in Kraftfahrzeugen bei schnellen
Lenkbewegungen oder von den Rädern des Kraftfahrzeuges ausgeübten
Lenkstößen auftreten können - Druckstöße und Systemüberlastungen ver
mieden werden.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles entnehmbar.
Die schematische Zeichnung dazu zeigt in
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Servolenkung in einem
Kraftfahrzeug mit zwei erfindungsgemäßen Dämpfungsventilen und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eines der Dämpfungsventile nach Fig. 1 mit
einem Ventilgehäuse und zwei darin beweglich geführten Ventilele
menten.
Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte hydraulische Servolenkung 10 für
ein Kraftfahrzeug setzt sich im wesentlichen zusammen aus einem Vorrats
behälter 12 für ein Hydraulikmedium, einer von der Brennkraftmaschine des
Kraftfahrzeuges angetriebenen hydraulischen Pumpe 14, einem mit den
Lenkhandrad des Kraftfahrzeuges verbundenen Lenkungsventil 16 mit offe
ner Mitte sowie einem Servomotor, z. B. einer Kolben-Zylinder-Einheit 18,
die in nicht dargestellter Weise an dem Lenkgestänge der Lenkung des
Kraftfahrzeuges angreifen oder in ein herkömmliches Lenkgetriebe integriert
sein kann. Die Pumpe 14 saugt über eine Ansaugleitung 20 Hydraulikme
dium aus dem Vorratsbehälter 12 an und fördert dieses über eine Vorlauflei
tung 22 zum Lenkungsventil 16. Von dort kann das Hydraulikmedium über
eine Rücklaufleitung 24 wieder zum Vorratsbehälter 12 zurückströmen
(offene Mitte).
Über Versorgungsleitungen 26, 28 sind die durch den Kolben 30 der Kolben-
Zylinder-Einheit 18 voneinander getrennten Hydraulikkammern 32,34 mit
dem Lenkungsventil 16 verbunden und können in an sich bekannter Weise
durch Drehen des Lenkhandrades wechselseitig mit Druck beaufschlagt
werden, wobei die jeweils andere Hydraulikkammer über das Lenkungsventil
16 mit dem Rücklauf 24 der beschriebenen hydraulischen Anlage verbunden
ist. In die Versorgungsleitungen 26, 28 sind z. B. am Zylindergehäuse 36 der
Kolben-Zylinder-Einheit 18 angebaute Dämpfungsventile 38 eingeschaltet.
Gemäß Fig. 2 ist ein jedes der Dämpfungsventile 38 in einer Hohlschraube
40 integriert, die mittels eines Außengewindes 42 in das Zylindergehäuse 36
einschraubbar ist, wobei ein nicht dargestellter, augenförmiger Anschluß der
Versorgungsleitungen 26,28 mit radialen Bohrungen 44 der Hohlschraube
40 kommuniziert.
Die Hohlschraube 40 bildet somit ein Ventilgehäuse 46 mit im wesentlichen
einer zentralen Bohrung 48, in der ein Ringteil 50 festgelegt ist.
In dem Ringteil 50 ist ein Ringkolben 52 mit einem im Durchmesser verrin
gerten Abschnitt 54 verschiebbar geführt, wobei sich eine radiale Fläche
zwischen dem Abschnitt 54 und dem im Durchmesser größeren Abschnitt 56
des Ringkolbens 52 an einer Ringschulter 58 des Ringteiles 50 abstützt. An
der gegenüberliegenden Ringschulter 60 des Ringteiles 50 stützt sich ein
weiteres, scheibenförmiges Ventilelement 62 ab, das mit einem kolbenarti
gen Vorsprung 64 unter Bildung eines ringförmigen Ventilspaltes 66 (auf der
Zeichnung übertrieben dargestellt) in die Bohrung 68 des Ringkolbens 52
einragt.
Am Außenumfang 70 des Ventilelementes 62 sind axial verlaufende Aus
nehmungen 72 als Durchströmquerschnitte vorgesehen, die den Ventilspalt
66 strömungstechnisch mit dem hinter dem Ventilelement 62 liegenden Ab
schnitt der zentralen Bohrung 48 verbinden.
Wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Ringkolben 52 in
der Bohrung 74 des Ringteiles 50 verschiebbar geführt, während die Füh
rung des Ventilelementes 62 über Umfangsabschnitte 70 in der zentralen
Bohrung 48 erfolgt.
Ferner sind zwei Schraubendruckfedern 76, 78 vorgesehen, die die beiden
Ventilelemente 52, 62 gegen die Ringschultern 58, 60 des Ringteils 50 fe
dernd vorspannen. Die Schraubendruckfedern sind dabei wie dargestellt an
den Ventilelementen 52, 62 und jeweils gegenüberliegend an einem Boh
rungsgrund 80 innerhalb der Hohlschraube 40 und an einer durch Umbör
deln eines am freien Ende der zentralen Bohrung 48 am Ventilgehäuse 46
vorgesehenen Kragens 82 festgelegten Scheibe 84 abgestützt. Die Scheibe
84 ist mit Durchströmöffnungen 86 versehen, so daß zunächst über die zen
trale Bohrung 48 ein Strömungsdurchgang von den radialen Bohrungen 44
zum strömungstechnisch offenen Ende der zentralen Bohrung 48 vorliegt.
Der kolbenartige Vorsprung 64 des Ventilelementes 62 ist zur Erzielung ei
ner definierten Kennlinie des Drosselverhaltens des Dämpfungsventiles 38
konisch und in nicht dargestellter Weise nichtrotationssymetrisch ausgebil
det.
Die Funktion des beschriebenen Dämpfungsventiles 38 bzw. der beiden in
der Fig. 1 hinsichtlich ihrer Anordnung gezeigten Dämpfungsventile 38 ist
wie folgt:
Erfolgt eine Hydraulikfluidzuführung zu einer der Hydraulikkammern 32,34 der Kolben-Zylinder-Einheit, so wird das eine der Dämpfungsventile 38 wie in Fig. 2 dargestellt entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 88 durch strömt. Diese Durchströmung soll möglichst drosselfrei und unbehindert er folgen, wobei das Hydraulikfluid über die radialen Bohrungen 44 und durch die Bohrung 68 des Ringkolbens 52 strömt und durch den Druck des Hy draulikmediums das Ventilelement 62 auf der Zeichnung nach rechts ver schoben und der Ventilspalt 66 im erforderlichen Maße geöffnet wird.
Erfolgt eine Hydraulikfluidzuführung zu einer der Hydraulikkammern 32,34 der Kolben-Zylinder-Einheit, so wird das eine der Dämpfungsventile 38 wie in Fig. 2 dargestellt entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 88 durch strömt. Diese Durchströmung soll möglichst drosselfrei und unbehindert er folgen, wobei das Hydraulikfluid über die radialen Bohrungen 44 und durch die Bohrung 68 des Ringkolbens 52 strömt und durch den Druck des Hy draulikmediums das Ventilelement 62 auf der Zeichnung nach rechts ver schoben und der Ventilspalt 66 im erforderlichen Maße geöffnet wird.
Gleichzeitig erfolgt eine Durchströmung des zweiten Dämpfungsventiles 38
in umgekehrter Richtung (entgegen den Pfeilen 88). Dabei ist die erste
Funktion des beweglichen Ventilelementes 62 die einer Drossel, in dem es
sich auf der Zeichnung nach links verschiebt, bis es an der Ringschulter 60
des Ringteils 50 zur Anlage gelangt. In dieser Position ist der Ventilspalt 66
noch soweit geöffnet, daß er eine definierte Drosselwirkung erzeugt.
Bei einem Druckanstieg durch höhere Kolbengeschwindigkeit des Kolbens
30 des Servomotors 18 bzw. durch den dabei bewirkten größeren Rückstrom
an Hydraulikfluid auf der stromaufliegenden Seite des Ventilelementes 62
wird nunmehr durch den auf die Stirnfläche 90 des Ringkolbens 52 wirken
den hydraulischen Druckes der Ringkolben 52 auf der Zeichnung nach links
verschoben, wodurch sich der Ventilspalt 66 entsprechend dem Rückstrom
vergrößert. Die Dämpfungsfunktion kann durch die Auslegung des Quer
schnittes der stirnseitigen Ringfläche 90, durch die Vorspannkraft und Fe
derrate der Schraubendruckfeder 76 und durch die geometrische Auslegung
des kolbenartigen Vorsprunges 64 des Ventilelementes 62 bestimmt werden.
Durch die beschriebene Vergrößerung des Ventilspaltes 66 wird eine
Druckbegrenzung erzielt, bzw. ein unzulässiger Überdruck im Rückstrom
vermieden.
Das als Hohlschraube dargestellte Dämpfungsventil 38 kann auch unmittel
bar in das Zylindergehäuse 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 18, in das Len
kungsventil 16 oder als Durchgangsventil mit einer durchgehenden zentra
len Bohrung 48 in die Versorgungsleitungen 26,28 integriert sein. Zur Ab
stützung der Schraubendruckfeder 76 könnte dann eine weitere Scheibe 84
mit Durchströmöffnungen 86 angeordnet sein.
Ferner kann durch Entfall des Ringkolbens 52 zwischen dem Ringteil 50 und
dem Ventilelement 62 ein einfaches Dämpfungsventil mit nichtvariablem
Ventilspalt 66 geschaffen werden. Eine in der Drosselfunktion ggf. wirksame
Überdrucksicherung (Druckbegrenzung) könnte mittels einer Sollbruchstelle
in dem z. B. aus Kunststoff oder Leichtmetall hergestellten Ventilelement 62
vorgesehen sein, so daß z. B. der kolbenartige Vorsprung 64 bei einem
unzulässig hohen Überdruck vom scheibenförmigen Ventilelement 62 sich
lösen würde. Selbstverständlich müßte dann das Dämpfungsventil zur
Wiederherstellung der Dämpfungsfunktion ersetzt oder repariert werden.
Claims (10)
1. Dämpfungsventil für eine in zwei Strömungsrichtungen durchströmte Ver
sorgungsleitung eines Verbrauches einer fluidischen Anlage, bei dem in
einem Ventilgehäuse zumindest ein bewegliches Ventilelement angeord
net ist, welches in der einen Strömungsrichtung über einen ringförmigen
Ventilspalt eine im wesentlichen ungedrosselte Durchströmung und in der
entgegengesetzten Strömungsrichtung durch Drosselstellen eine gedros
selte Durchströmung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die gedros
selte Durchströmung über den gleichen, einen verringerten Durchström
querschnitt bildenden Ventilspalt (66) hergestellt ist.
2. Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
bewegliche Ventilelement (62) mit einem am Ventilgehäuse (46) vorgese
henem Anschlag (50) derart zusammenwirkt, daß in der Drosselstellung
ein definierter Ventilspalt (66) aufrechterhalten bleibt.
3. Dämpfungsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich
net,daß durch Anordnung eines zweiten, beweglichen Ventilelementes
(52) eine variable, druckbegrenzende Drosselwirkung geschaffen ist, wo
bei die beiden Ventilelemente (52, 62) unmittelbar den Ventilspalt (66) bil
dend zusammenwirken.
4. Dämpfungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
eine Ventilelement ein im Ventilgehäuse (46) geführter Ringkolben (52)
ist, in den unter Bildung des ringförmigen Ventilspaltes (66) ein
kolbenartiger Vorsprung (64) des anderen Ventilelementes (62) mehr
oder minder eintaucht.
5. Dämpfungsventil nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Ventilelemente (52, 62) an einem gehäusefesten Ringteil
(50) als Anschlag in entgegengesetzten Richtungen federnd abgestützt
sind.
6. Dämpfungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ringkolben (52) mit einem im Durchmesser verringerten Abschnitt (54) in
dem Ringteil (50) verschiebbar geführt und an der einen Ringschulter (58)
des Ringteils (50) abgestützt ist und daß das andere scheibenförmige
Ventilelement (62) an der anderen Ringschulter (60) des Ringteils (50)
abgestützt ist.
7. Dämpfungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kol
benartige Vorsprung (64) zur Erzielung einer definierten Drosselkennlinie
konisch und/oder nichtrotationssymetrisch gestaltet ist.
8. Dämpfungsventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (46) im we
sentlichen eine zentrale Bohrung (48) aufweist, in der das Ringteil (50)
festgelegt ist und in der das scheibenförmige Ventilelement (62) mit
Außenumfangsbereichen (70) geführt ist.
9. Dämpfungsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
zentrale Bohrung (48) zumindest an ihrem einen Bohrungsende mittels
einer Scheibe (84) mit Durchflußöffnungen (86) verschlossen ist und die
Scheibe (84) zugleich als Abstützung für eine ein Ventilelement (62) ge
gen das Ringteil (50) vorspannende Feder (78) dient.
10. Verwendung des Dämpfungsventils nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche für eine hydraulische Servolenkung in einem
Kraftfahrzeug in den Versorgungsleitungen (26, 28) zwischen einem Lenk
ventil (16) und einem Servomotor (18).
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