DE4404835A1 - Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil entsprechend dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1.

Es sind Ventilausführungen bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 25 00 826, wo eine relativ dicke Ventilabdeckplatte mit Innenkontur eine Ringnut abdeckt. Derzeit muß dieses Bauteil bei der Montage dem Automaten noch von Hand zugeführt werden.

Weiterhin sind Schraubenfederventile dieser Bauart bekannt, deren Vordrossel für das gegenüberliegende Dämpfventil durch eine zusätzliche Scheibe innerhalb des Dämpfungsventils rea­ lisiert wird. Vorteilhaft ist hierbei der bereits mit drosselfreien Öffnungen versehene Einheitsventilkörper, der eine Standardisierung des Dämpfungsventils ermöglicht. Nach­ teilig ist jedoch das zusätzliche Bauteil, das die Drossel­ öffnungen aufweist sowie die bereits erläuterten Schwach­ punkte.

In der französischen Offenlegungsschrift FR-OS 2 061 905 wird ein Ventil mit sehr einfachem Aufbau vorgestellt. Der Ventil­ körper besteht aus Blech, wobei alle Bohrungen stanztechnisch eingebracht sind. Die dünne Ventilabdeckscheibe ist auf einem inneren Teilkreis mit Bohrungen durchsetzt. Es besteht die Möglichkeit, die Ventilabdeckscheibe mit einer variablen An­ zahl von Bohrungen auszustatten. Als außerordentlich nachtei­ lig ist die Ventilscheibe mit ihren Vordrosselbohrungen anzu­ sehen, da sie gegenüber dem Ventilkörper lageorientiert ein­ gebaut werden muß. Dafür ist wiederum Handarbeit notwendig, da die Scheibe für die vollautomatische Montage keinen ratationssymmetrischen Aufbau besitzt. Aufgrund der Bohrungen im Bereich der höchsten Spannungen ist die Dauerhaltbarkeit stark eingeschränkt. Es besteht außerdem die Gefahr, daß sich die Ventilscheibe bereits bei der Montage oder im Fahrbetrieb gegenüber dem Ventilkörper verdreht und zumindest eine Redu­ zierung der Durchtrittsquerschnitte wenn nicht gar eine hy­ draulische Blockierung auftreten kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Dämpfventil zu schaffen, das einen einheitlichen Ventilkörper für eine große Zahl von Dämpfventilausführungen ermöglicht, dabei eine ge­ ringe Masse der beweglichen Ventilteile für eine gute dyna­ mische Eigenschaft aufweist, nur rotationssymmetrische Ein­ zelteile besitzt, die eine vollautomatische Montage ermögli­ chen und generell eine geringe Teilezahl aufweist, wobei die Teile selbst einen äußerst einfachen Aufbau aufweisen sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem der Querschnitt der Vordrossel von der Breite einer Einströmöff­ nung des Zulaufkanals und dem mittleren radialen Abstand zwi­ schen einer die Ventilplattenkontur bestimmende Kante und der Einströmöffnung definiert wird. Vorteilhafterweise kann ein Einheitsventilkörper für viele verschiedene Dämpfventile an­ gewandt werden. Des weiteren tritt nur eine geringe Dämpf­ kraftstreuung auf, da die Ventilplatte als Einzelbauteil mit sehr geringem Aufwand äußert genau gefertigt werden kann und dadurch die Querschnitte nur einer geringen Schwankungsbreite unterliegen.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist die Einström­ öffnung im Bereich des Außendurchmessers des Dämpfventilkör­ pers angeordnet, wobei der Außendurchmesser der Ventilplatte den Vordrosselquerschnitt bestimmt. Das hat zur Folge, daß große Vordrosselquerschnitte erzielt werden können, da der Teilkreis, auf dem die Vordrosseln angeordnet sind, ebenfalls groß ist. In Verbindung damit werden die Einflüsse der die Vordrossel bestimmenden Maße, insbesondere des Außendurchmes­ sers der Ventilplatte, nochmals reduziert.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventilplatte elastisch als eine geschlossene Scheibe ausge­ führt und am Innendurchmesser verspannt. Eine solche Scheibe stellt ein äußerst preiswertes Einzelbauteil dar. Dadurch, daß die Scheibe geschlossen ausgeführt ist kann sie relativ dünn ausgeführt werden, so daß die Masse der Scheibe keinen nach­ teiligen Einfluß auf die Funktionsfähigkeit des Dämpfventils besitzt und trotzdem die Dauerhaltbarkeit gewährleistet ist.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird die Ventil­ sitzfläche von einem Steglabyrinthsystem gebildet, das die Zulaufkanäle beider Durchströmungsrichtungen voneinander trennt. Das Steglabyrinthsystem ermöglicht sehr große druck­ beaufschlagte Flächen für die Ventilplatte. Darüber hinaus entstehen keine großen Auflageflächen für die Ventilplatte, die ein Kleben dieser auf der Ventilsitzfläche zu Folge haben könnten. Dabei besteht das Steglabyrinthsystem vorteilhafter­ weise aus konzentrisch angeordneten Stegabschnitten, die zur Trennung der richtungsabhängigen Zulaufkanäle radial verlau­ fende Stegabschnitte aufweisen. Das Steglabyrinthsystem ist neben der Ausbildung möglichst großer druckbeaufschlagter Flächen für die Ventilscheibe zusätzlich dahingehend opti­ miert, bei einer kleinen Ventilsitzauflagefläche die Durch­ biegung der Ventilplatte auf ein Kleinstmaß zu begrenzen.

Entsprechend einem weiteren Merkmal weist das Dämpfventil mehrere Vordrosseln auf. Gemäß einem vorteilhaften Unteran­ spruch liegt dann der kleinste Vordrosselquerschnitt vor, wenn der Außendurchmesser der Ventilplatte mit dem äußersten Um­ fangsstegbereich der Austrittsseite für die umgekehrte Durch­ strömungsrichtung zur Anlage kommt. Zusätzlich kann das Steg­ labyrinthsystem vorteilhafterweise eine radiale Öffnung be­ sitzen, die als Vordrossel dient.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Quer­ schnitte mindestens zweier Vordrosseln eine voneinander un­ terschiedliche Größe aufweisen. Durch dieses vorteilhafte Merkmal kann eine Bandbreite der Außendurchmesser der Ventil­ scheibe kleingehalten werden. Es lassen sich die Zulaufkanäle sehr eng zueinander ausführen, ohne daß ein hydraulischer Kurzschluß auftreten kann, bei dem Dämpfmedium unter Umgehung der Ventilscheibe zwischen den Zulaufkanälen kommuniziert. Maßliche Grenzen setzen lediglich die Auflageflächen für die Ventilscheibe, die die Durchströmungsrichtungen voneinander trennen. Anhand der folgenden Figurenbeschreibungen wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1a, b Dämpfventil an einer Kolbenstange;

Fig. 2a, b Dämpfventil in Bodenventilausführung;

Fig. 3a, b Dämpfventilkörper als Einzelteil.

Die Fig. 1 zeigt ein Dämpfventil 1 an einer Kolbenstange 3, wie es üblicherweise bei einem Schwingungsdämpfer zum Einsatz kommt. Das Dämpfventil 1 besitzt einen Dämpfventilkörper 1a, der pro Durchströmungsrichtung mindestens einen Zulaufka­ nal 5a, 5b aufweist. Jeder dieser Zulaufkanäle 5 verbindet die Oberseite 1b des Dämpfventilkörpers 1a mit der Unterseite 1c. Auf mindestens einer Seite, in diesem Ausführungsbeispiel der Oberseite 1b, ist eine Ventilplatte 7 angeordnet, die am In­ nendurchmesser 7a fest eingespannt ist. Diese Ventilplatte 7 deckt den Zulaufkanal 5b bzw. die Zulaufkanäle ab, die auf der Oberseite 1b ihren Austrittsquerschnitt besitzen, und über­ nimmt dadurch eine Rückschlagventilfunktion. Dabei ist die Ventilplatte 7 als eine geschlossene, kreisringförmige Scheibe ausgebildet, die sich an einer Stützplatte 9 abstützt, wenn die maximale Öffnungsstellung erreicht ist. Für eine Anpassung des Dämpfventils 1 an verschiedene Dämpfventilkennlinien wird dieser Einheitsdämpfventilkörper 1a ganz einfach mit ver­ schieden starken Ventilplatten 7 bestückt.

Für die umgekehrte Durchströmungsrichtung von der Oberseite 1b zur Unterseite 1c des Dämpfventils 1 deckt die Ventilplatte 7 den entsprechenden Zulaufkanal 5a soweit ab, daß zwischen der Ventilplatte 7 und dem Dämpfventilkörper 1a im Bereich des Zulaufkanals 5a eine Vordrossel 11 entsteht, die ein aus ein­ gespannten Ventilscheiben 13 bestehendes Ventil 15 an der Un­ terseite 1c des Dämpfventils beeinflußt. Durch die Wahl des Außendurchmessers 7b der Ventilplatte 7 kann die Vordrossel 11 bei einem vorgegebenen Einheitsdämpfventilkörper 1a in ihrem Querschnitt sehr einfach bestimmt werden.

Das Dämpfventil 15 an der Unterseite 1c wird mittels eines Befestigungsnietes 17 gegenüber einem umlaufenden Rand 19 des Dämpfventilkörpers 1a verspannt. Der Dämpfventilkörper 1a ist separat über eine Verstemmung 21 mit der Kolbenstange 3 ver­ bunden, so daß die Vorspannung der Ventilscheiben 13 unabhän­ gig von den Toleranzen der Reihenanordnung aus Stützplatte 9, Ventilplatte 7 und dem Ventilkörper 1a erfolgen kann.

Die Fig. 1b zeigt eine Draufsicht des Dämpfventils 1. Die Ventilplatte 7 stützt sich dabei auf einem Steglabyrinthsy­ stem 23 ab. Dieses Steglabyrinthsystem 23 bestimmt die druck­ beaufschlagte Fläche der Ventilplatte 7 für die Anströmung von der Dämpfventilunterseite 1c.

Es ist noch anzumerken, daß das Steglabyrinthsystem 23 aus mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Stegab­ schnitten 23a besteht, die über radial verlaufende Stege 23b miteinander verbunden sind, so daß die beiden richtungsabhängigen Zulaufkanäle 5a/b voneinander getrennt werden. Die Stegabschnitte 23b sind dahingehend optimiert, eine möglichst gute Auflagefläche für die Ventilplatte 7 zu gewährleisten, damit sich diese unter keinen Umständen durch­ biegen kann, wenn eine Anströmung der Dämpfventiloberseite 1b ansteht.

Das Steglabyrinthsystem 23 gewährleistet, daß keine Klebeef­ fekte zwischen der Ventilplatte 7 und dem Dämpfventilkörper 1a auftreten. Darüber hinaus entstehen sehr große druckbeauf­ schlagte Flächen an der Ventilplatte 7, die ein leichtes öff­ nen ermöglichen. Zur Sicherheit, daß die Ventilplatte 7 beide Zulaufkanalsysteme 5 zuverlässig voneinander trennt, ist sie um ein bestimmtes Maß X größer ausgewählt als der benachbarte äußere Durchmesser 5b′ der druckbeaufschlagten Fläche an der Ventilplatte 7.

Wie zu erkennen ist, bestimmt die Breite B des Zulaufkanals 5a sowie der mittlere Abstand Y zwischen dem Außendurchmesser 7b der Ventilplatte 7 und der Außendurchmesser 5a′ des Zulaufka­ nals 5a den Querschnitt der Vordrossel 11. Durch diese Anord­ nung auf einen möglichst großen Teilkreis, können negative Einflüsse aus fertigungsbedingten Toleranzen auf ein Kleinstmaß reduziert werden.

Die Fig. 2a und 2b zeigen ein Dämpfventil 1 in Bodenventil­ ausführung. Dabei stützt sich der Dämpfventilkörper 1a auf einen Boden 25 ab, der ein Zylinderrohr 27 und ein das Zylin­ derrohr umhüllende Behälterrohr 29 verschließt. Der prinzipi­ elle Aufbau ist mit dem Ventil nach Fig. 1 identisch. Zusätz­ lich ist eine radiale Öffnung 11a für den Zulaufkanal 5a in dem Ventilkörper 1a eingebracht worden, die für das Dämpfven­ til 15 auf der Unterseite 1c eine Vordrossel 11 darstellt. Aus der Draufsicht nach Fig. 2b ist erkennbar, daß die größte Ventilplatte 7 die kleinste Vordrossel bildet, nämlich nur die radiale Öffnung 11a zum Zulaufkanal. Bei Verringerung des Au­ ßendurchmessers 7a der Ventilplatte 7 vergrößert sich das Maß Y, so daß die Vordrossel 11 an Querschnitt zunimmt, wobei das Maß X (Fig. 1b) einzuhalten ist. Wie aus der Figur zu entneh­ men ist, können auch mehrere Vordrosseln 11 eingesetzt werden. Durch die unterschiedlich ausgeführten Vordrosselquerschnitte läßt sich das Dämpfventil sehr genau auf eine bestimmte Dämpfkraftkennlinie abstimmen. Besonders vorteilhaft ist da­ bei, daß der kleinste Vordrosselquerschnitt, der bei den höchsten Geschwindigkeiten die größte Dämpfwirkung erzielt, aber dadurch auch sehr toleranzempfindlich ist, von einer einzigen Vordrossel gebildet wird, so daß die Toleranzfehler der einen Vordrossel sich nicht mit den Toleranzfehlern ande­ rer Vordrosseln auf summieren kann. Dadurch kann die Bandbreite der Außendurchmesser 7a kleingehalten werden. Die Zulaufkanä­ le 5a/b lassen sich sehr eng zueinander ausführen, ohne daß ein hydraulischer Kurzschluß auftreten kann, bei dem Dämpfme­ dium unter Umgehung der Ventilscheibe 7 zwischen den Zulauf­ kanälen 5a/b kommuniziert. Maßliche Grenzen setzen lediglich die Auflageflächen (Maß X) für die Ventilscheibe 7, die die Durchströmungsrichtungen voneinander trennen.

Anzumerken ist noch, das das Stegsystem 23 bei dieser Ausfüh­ rung durch separate Unterstützungsflächen 23c ergänzt ist, die eine Durchbiegung der Ventilplatte 7 verhindern sollen.

In Fig. 3a und 3b ist der Dämpfventilkörper 1a noch einmal als Einzelteil dargestellt. Aufgrund der Tatsache, daß mehrere Vordrosselquerschnitte 11 vorgesehen sind, kann die druckbe­ aufschlagte Fläche, insbesondere der äußere Stegumfangsbe­ reich 23d, relativ weit radial nach außen gelegt werden, so daß eine optimal große druckbeaufschlagte Fläche für die Ven­ tilplatte 7 entsteht. Auch in dieser Ausführung weist das Steglabyrinthsystem 23 konzentrisch angeordnete Stegab­ schnitte 23a auf, die über radial verlaufende Stege 23b die Zulaufkanäle 5 voneinander trennt. Dadurch können die Zulauf­ kanäle 5 für beide Durchströmrichtungen auf einem gemeinsamen oder zumindest eng beieinanderliegenden Teilkreis(en) ange­ ordnet sein.

Claims (9)

1. Dämpfventil, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkörper der mindestens einen Zulaufkanal für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf­ weist, der eine Oberseite und eine Unterseite des Dämpf­ ventilkörpers miteinander verbindet, eine Ventilplatte auf einer Ventilsitzfläche, wobei die Ventilplatte von der Ventilsitzfläche abheben kann, eine Vordrossel in­ nerhalb des Verbindungsweges zwischen der Dämpfventil- Oberseite und Unterseite, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Vordrossel (11) von der Breite einer Einströmöffnung des Zulaufkanals (5) und den mittleren radialen Abstand (Y) zwischen einer die Ventilplatten­ kontur bestimmenden Kante (7a, 7b) und der Einströmöffnung definiert wird.

2. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordrossel (11) im Bereich des Außendurchmessers des Dämpfventilkörpers (1a) angeordnet ist, wobei der Außen­ durchmesser (7b) der Ventilplatte (7) den Vordrossel­ querschnitt bestimmt.

3. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (7) elastisch als eine geschlossene Scheibe ausgeführt und am Innendurchmesser (7a) verspannt ist.

4. Dämpfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzfläche von einem Steglabyrinthsystem (23) gebildet wird, das die Zulaufkanäle (5a, 5b) beider Durchströmungsrichtungen voneinander trennt.

5. Dämpfventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steglabyrinthsystem (23) aus konzentrisch angeord­ neten Stegabschnitten (23a) besteht, die zur Trennung der richtungsabhängigen Zulaufkanäle radial verlaufende Stegabschnitte (23b) aufweisen.

6. Dämpfventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dämpfventil (1) mehrere Vordros­ seln (11) aufweist.

7. Dämpfventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Vordrosselquerschnitt dann vorliegt, wenn der Außendurchmesser (7b) der Ventilplatte (7) mit dem äußersten Umfangssteg (23d), der den Austrittsbereich für die umgekehrte Durchströmungsrichtung bestimmt, zur An­ lage kommt.

8. Dämpfventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steglabyrinthsystem (23) eine radiale Öffnung (11a) besitzt, die als Vordrossel dient.

9. Dämpfventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte mindestens zweier Vordrosseln (11) eine voneinander unterschiedliche Größe aufweisen.