DE102020209110A1 - Damping valve device for a vibration damper - Google Patents
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Abstract
Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer mit einer progressiven Dämpfkraftcharakteristik, umfassend eine Drosselstelle in Verbindung mit einem ringförmigen im Durchmesser veränderbaren Ventilkörper, der in einer Ringnut eines Ventilträgers gelagert, wobei die Ringnut mit einer inneren Mantelfläche des Ventilkörpers eine Druckkammer bildet, wobei sich der Ventilkörper mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums innerhalb der Drosselstelle radial zu einer Strömungsleitfläche in Schließrichtung bewegt und dabei von der Druckkraft innerhalb der Druckkammer gegen eine Spreizeinrichtung gedrückt wird.Damping valve device for a vibration damper with a progressive damping force characteristic, comprising a throttle point in connection with an annular valve body with variable diameter, which is mounted in an annular groove of a valve carrier, the annular groove forming a pressure chamber with an inner lateral surface of the valve body, the valve body expanding with increasing flow speed of the damping medium within the throttle point is moved radially to a flow guide surface in the closing direction and is thereby pressed against a spreading device by the compressive force within the pressure chamber.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a damping valve device for a vibration damper according to the preamble of
Aus der gattungsbildenden
Versuche haben gezeigt, dass das im Schwingungsdämpfer bei maximaler Drosselfunktion auftretende Druckniveau ein kritisches Niveau erreichen kann. Für diesen Fall wurde in der älteren DE ein zur Drosselstelle parallelgeschaltetes Druckbegrenzungsventil vorgeschlagen. Diese Lösung kann jedoch dazu führen, dass ein separater Strömungsweg eingeführt werden muss, für den bei ungünstigen Bauraumverhältnissen, z. B. ein kleiner Zylinderdurchmesser in Kombination mit einem großen Kolbenstangendurchmesser, ggf. nicht der Bauraum zur Verfügung steht.Tests have shown that the pressure level occurring in the vibration damper at maximum throttle function can reach a critical level. For this case, a pressure relief valve connected in parallel to the throttle point was proposed in the older DE. However, this solution can mean that a separate flow path must be introduced for the unfavorable space conditions such. B. a small cylinder diameter in combination with a large piston rod diameter, may not be the space available.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus dem Stand der Technik bekannte Problem zu lösen.The object of the present invention is to solve the problem known from the prior art.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein Zuströmkanal in die Druckkammer mit einer Ventileinrichtung bestückt ist, wobei die Ventileinrichtung mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit in der Ventileinrichtung in eine Schließposition übergeht.The object is achieved in that at least one inflow channel into the pressure chamber is equipped with a valve device, with the valve device transitioning into a closed position as the flow rate in the valve device increases.
Über den Zuströmkanal kann zusätzlich zum Unterdruck innerhalb der Drosselstelle eine Aufweitkraft auf den Ventilkörper generiert werden. Wenn man diese zusätzliche Aufweitkraft vermindert oder abschaltet, dann kann eine Überlastung der Dämpfventileinrichtung bzw. des Schwingungsdämpfers verhindert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Verstellparameter für die Drossel und der Ventileinrichtung identisch sind, nämlich die Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums.In addition to the negative pressure within the throttle point, an expansion force can be generated on the valve body via the inflow channel. If this additional expansion force is reduced or switched off, then overloading of the damping valve device or the vibration damper can be prevented. Another advantage is that the adjustment parameters for the throttle and the valve device are identical, namely the flow rate of the damping medium.
Bei einer ersten Ausführungsform bildet eine Einströmöffnung des Zuströmkanals eine Komponente der Ventileinrichtung. Diese Variante bietet den Vorteil, dass die Ventileinrichtung außerhalb des Ventilträgers angeordnet werden kann, so dass man einen Standardventilträger verwenden kann, der optional mit einer Ventileinrichtung bestückt werden kann.In a first embodiment, an inflow opening of the inflow channel forms a component of the valve device. This variant offers the advantage that the valve device can be arranged outside of the valve carrier, so that a standard valve carrier can be used, which can optionally be equipped with a valve device.
Die gesamte Dämpfventileinrichtung zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau aus. Damit dieses Prinzip eingehalten werden kann, weist die Ventileinrichtung mindestens eine eine axiale Schließbewegung ausführende Ventilscheibe auf. Durch z. B. eine einfache Kombination einer Distanzscheibe mit der mindestens einen Ventilscheibe, die auf den Zuströmkanal wirkt, ist die Ventileinrichtung schon realisiert.The entire damping valve device is characterized by a very simple structure. So that this principle can be observed, the valve device has at least one valve disk that executes an axial closing movement. by e.g. B. a simple combination of a spacer with the at least one valve disc, which acts on the inflow channel, the valve device is already implemented.
Zur Unterstützung der Gesamtcharakteristik der Dämpfventileinrichtung weist diese ein Federelement, das auf den Ventilkörper eine Rückstellbewegung ausführt und eine Federkraft aufweist, die bei einer Schließposition der Ventileinrichtung eine Rückstellbewegung des Ventilkörpers in Richtung der Ringnut bewirkt. Damit wird das Betriebsverhalten der Dämpfventileinrichtung eindeutig definiert.To support the overall characteristics of the damping valve device, it has a spring element which performs a restoring movement on the valve body and has a spring force which causes a restoring movement of the valve body in the direction of the annular groove when the valve device is in a closed position. This clearly defines the operating behavior of the damping valve device.
Man kann vorsehen, dass der Ventilträger eine Schließfläche für die mindestens eine Ventilscheibe der Ventileinrichtung aufweist. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der im Durchmesser veränderbare Ventilkörper zusammen mit der elastischen Ventilscheibe die Ventileinrichtung bildet. Der sich radial aufweitende Ventilkörper führt dazu, dass sich auch die Schließfläche am Ventilkörper radial aufweitet. Folglich vergrößert sich der Hebelarm der auf die Ventilscheibe wirkenden Druckkraft, die die Ventileinrichtung in eine Schließposition verschiebt.It can be provided that the valve carrier has a closing surface for the at least one valve disk of the valve device. Alternatively, however, there is also the possibility that the valve body, which can be changed in diameter, forms the valve device together with the elastic valve disk. The radially expanding valve body causes the closing surface on the valve body to also expand radially. As a result, the lever arm of the compressive force acting on the valve disk, which pushes the valve device into a closed position, increases.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umgreift der Ventilkörper den Ventilträger außenseitig. Dadurch steht eine größere Fläche zur Anordnung der Schließfläche für die Ventileinrichtung am Ventilkörper zur Verfügung.In a further advantageous embodiment of the invention, the valve body surrounds the valve carrier on the outside. As a result, a larger area is available for arranging the closing surface for the valve device on the valve body.
Bei einer besonders einfachen Bauform weist der Ventilkörper einen biegeelastischen Bereich auf, der Bestandteil der Ventileinrichtung ist. Der biegeelastische Bereich übernimmt die Funktion der mindestens einen Ventilscheibe, die dadurch eingespart wurde.In a particularly simple design, the valve body has a flexible area that is part of the valve device. The flexible area takes over the function of the at least one valve disk, which was saved as a result.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Ausströmöffnung des Zuströmkanals in die Druckkammer mit der Ventileinrichtung bestückt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass alle relevanten Bauteile der Dämpfventil von dem Ventilträger gehalten werden bzw. in dem Ventilträger montiert sind, indem bevorzugt die mindestens eine Ventilscheibe zusammen mit dem Ventilkörper die Ventileinrichtung innerhalb der Ringnut bildet.In a further embodiment of the invention, an outflow opening of the inflow channel into the pressure chamber is equipped with the valve device. The advantage of this variant is that all relevant components of the damping valve are held by the valve carrier or are mounted in the valve carrier, with the at least one valve disk preferably forming the valve device within the annular groove together with the valve body.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail on the basis of the following description of the figures.
Es zeigt:
-
1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer -
2 Dämpfventileinrichtung zur1 -
3 Dämpfkraftkennlinie zur2 -
4 -6 Alternativvariante zur2
-
1 Section of a vibration damper -
2 Damping valve device for1 -
3 Damping force characteristic for2 -
4 -6 Alternative variant to2
Die
Der Dämpfventilkörper 7 unterteilt einen Zylinder 11 des Schwingungsdämpfers in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 7 sind Durchtrittskanäle für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkreisen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle ist nur beispielhaft anzusehen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventilscheibe 21; 23 zumindest teilweise abgedeckt.The
Zusätzlich verfügt der Schwingungsdämpfer über einen Zuganschlag 25, der ab einer definierten Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 an einer zylinderseitigen Anschlagfläche, z.B. einer Kolbenstangenführung 27, zur Anlage kommt.In addition, the vibration damper has a
Der Zuganschlag 25 umfasst einen Ventilträger 29, der direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite des Ventilträgers 29 ist beispielhaft ein ringförmiges Elastomerelement 31 aufgelegt, das über eine geringe radiale Vorspannung auch bei einer Schwingbewegung der Kolbenstange 9 gehalten wird. Das Elastomerelement 31 wirkt ab dem Anschlagpunkt an der Anschlagfläche als zusätzliche Stützfeder.The
Der Ventilträger 29 weist eine umlaufende Ringnut 33 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ventilkörper 35 geführt ist. Dieser Ventilkörper 35 ist radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Der Ventilkörper 35 bildet mit einer Innenwandung des Zylinders 11 die Drosselstelle, wobei die Innenwandung 39 eine Strömungsleitfläche darstellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch in einer vom Zuganschlag unabhängigen Trägerscheibe ausgeführt sein. Des Weiteren ist auch ein Dämpfventil 5 im Kolben 7 zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlichThe
Außenseitig trägt der Ventilkörper 35 ein umlaufendes Federelement in einer Funktion als Rückstellfeder 41, z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings. Zwischen der Innenwandung 39 und einer äußere Mantelfläche 43 des Ventilkörpers 35 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 45 vor, der eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt.On the outside, the
Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 1 m/s, ist die Drosselstelle 37 vollständig geöffnet. Die Dämpfkraft wird dann nur von den Durchtrittskanälen 17; 19 in Verbindung mit den Ventilscheiben 21; 23 erzeugt. Bei einer Anströmung der Ventilscheiben 21; 23 heben die Ventilscheiben 21; 23 von ihrer Ventilsitzfläche 47; 49 ab. Die Abhubbewegung wird jeweils von einer Stützscheibe 51; 53 begrenzt.At a piston rod speed in a first operating range, e.g. B. less than 1 m / s, the
In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die größer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 1 m/s, geht der Ventilkörper 35 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 39 aus. Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der als Ringspalt geformten Drosselstelle 37 bildet sich ein Unterdruck, der zu einer radialen Aufweitung des Ventilkörpers 35 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle 37 auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von der Rückstellfeder 41 eingehalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Ventilkörper auf seiner Mantelfläche 43 eine axial verlaufende aufweisen, wodurch bei Anlage des Ventilkörpers an der Innenwandung ebenfalls ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt erreicht wird.In a second operating range with a piston rod speed that is greater than the limit speed of the first operating range, i.e. greater than the 1 m/s specified as an example, the
Die
In der
Die
Die Funktion der Ventileinrichtung 65 wird bevorzugt erst dann wirksam, wenn der Ventilkörper 35 die Drossel 37 in eine maximale Drosselstellung gebracht hat und ein für den Schwingungsdämpfer 3 kritisches Druckniveau erreicht ist. Der genaue Einsatzpunkt ist abhängig von dem speziellen Schwingungsdämpfer 3 und oder dessen Anwendung in einem Fahrzeug. Bei der radialen Aufweitbewegung des Ventilkörpers 35 in Richtung der Strömungsleitfläche 39 bzw. der Innenwandung wird das Federelement 41 stärker vorgespannt. Das Federelement, das auf den Ventilkörper 35 in eine Rückstellbewegung überführt, weist eine Federkraft FF auf, die bei einer Schließposition der Ventileinrichtung 65 entgegen der Druckkraft FD innerhalb der Druckkammer 55 eine Rückstellbewegung des Ventilkörpers 35 in Richtung der Ringnut 33 bewirkt. Dabei wird Dämpfmedium über den Abströmkanal 59 mittels der Durchmesserreduzierung des Ventilkörpers 35 in Richtung der Ringnut 33 aus der Druckkammer 55 verdrängt.The function of the
Die
In der Ausführung nach
Bedingt durch die axiale Verschiebung des Ventilkörpers 35 wegen der zur Druckkammer 55 geneigten inneren Mantelfläche 54 wird auch ein Ringspalt 79 verschlossen, der sich zwischen einem Überdeckungsabschnitt 81 des Ventilkörpers 35 und dem Ventilträger 29 erstreckt. Wenn die Ventileinrichtung 65 in eine Schließbewegung übergeht, dann sind alle möglichen Zutrittsquerschnitte ausgehend von der Anströmrichtung über die Ventilscheibe 69 geschlossen.Due to the axial displacement of the
Mit zunehmender Aufweitung des Ventilkörpers 35 infolge einer großen Strömungsgeschwindigkeit in der Drossel 37 vergrößert sich auch der Durchmesser der Ventilsitzfläche 73. Dadurch verlängert sich auch der Abstand zwischen der Ventilsitzfläche 73 und dem Außendurchmesser der Distanzscheibe 71, so dass auch der Hebelarm einer Unterdruckkraft innerhalb der Ventileinrichtung 65 aufgrund der hohen momentanen Strömungsgeschwindigkeit anwächst. Tendenziell wird die Ventilscheibe 69 dann schneller in eine Schließposition übergehen.With increasing expansion of the
In der Ausführung nach
Bei einer Anströmung der Drosselstelle 37 tritt wiederum die radiale Durchmessererweiterung und die Axialverschiebung des Ventilkörpers 35 in Richtung der Seitenwand 63 auf. Übersteigt die Strömung zwischen dem Ringspalt 79 des elastischen Bereichs 83 und der Deckseite 77 des Ventilträgers 29 eine kritische Geschwindigkeit, dann bewegt sich der elastische Bereich in Richtung der Deckseite 77 und verschließt oder begrenzt zumindest den weiteren Dämpfmediumzustrom in die Druckkammer 55.When there is a flow towards the
Mit der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Dämpfventileinrichtungdamping valve device
- 33
- Schwingungsdämpfervibration damper
- 55
- erstes Dämpfventilfirst damping valve
- 77
- Dämpfventilkörperdampening valve body
- 99
- Kolbenstangepiston rod
- 1111
- Zylindercylinder
- 1313
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraumworking space on the piston rod side
- 1515
- kolbenstangenferner Arbeitsraumworking space away from the piston rod
- 1717
- Durchtrittskanälepassage channels
- 1919
- Durchtrittskanälepassage channels
- 2121
- Ventilscheibevalve disc
- 2323
- Ventilscheibevalve disc
- 2525
- Zuganschlagcable stop
- 2727
- Kolbenstangenführungpiston rod guide
- 2929
- Ventilträgervalve carrier
- 3131
- Elastomerelementelastomeric element
- 3333
- Ringnutring groove
- 3535
- Ventilkörpervalve body
- 3737
- Drosselstellethrottle point
- 3939
- Innenwandunginner wall
- 4141
- Federelementspring element
- 4343
- Mantelflächelateral surface
- 4545
- Drosselquerschnittthrottle cross-section
- 4747
- Ventilsitzflächevalve seat surface
- 4949
- Ventilsitzflächevalve seat surface
- 5151
- Stützscheibesupport washer
- 5353
- Stützscheibesupport washer
- 5454
- Mantelflächelateral surface
- 5555
- Druckkammerpressure chamber
- 5757
- Zuströmkanalinflow channel
- 5959
- Abströmkanal outflow channel
- 6161
- Deckseitecover page
- 6363
- SeitenwandSide wall
- 6565
- Ventileinrichtungvalve device
- 6767
- Einströmöffnunginflow opening
- 6969
- Ventilscheibevalve disc
- 7171
- Distanzscheibespacer
- 7373
- Ventilsitzflächevalve seat surface
- 7575
- Ringspaltannular gap
- 7777
- Deckseitecover page
- 7979
- Ringspalteannular gap
- 8181
- Überdeckungsabschnittcoverage section
- 8383
- biegeelastischer Bereichflexible area
- 8585
- Ausströmöffnungoutflow opening
- 8787
- Ringspaltannular gap
- 8989
- SeitenwandSide wall
- 9191
- Deckseitecover page
- 9393
- Dichtungpoetry
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