WO2017215858A1 - Dämpfventileinrichtung mit progressiver dämpfkraftkennlinie - Google Patents

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WO2017215858A1
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Jörg Rösseler
Aleksandar Knezevic
Benjamin THIESSEN
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • F16F9/19—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein with a single cylinder and of single-tube type

Definitions

  • the invention relates to a damping valve device with progressive damping force characteristic according to the preamble of patent claim 1.
  • a vibration damper with progressive damping force characteristic which has a damping valve, which is preceded by a throttle valve.
  • the damping valve opens with increasing pressure gradient between the inflow side and the outflow side.
  • the throttle valve has an opposite characteristic. With increasing volume flow, the throttle valve is transferred into a closing movement.
  • the closing force is determined by the difference between a pressure force and an opposite spring force, which acts as a holding force.
  • the object of the present invention is to solve the problems known from the prior art.
  • valve body is designed as a variable in diameter ring element, which performs a radial closing movement in the direction of a flow guide, in which a defined Newcastle barnlass- cross-section is maintained.
  • the big advantage is that an extremely simple and space-saving component can be used. There is practically no additional space required for the valve body.
  • the defined09 josquerites prevents complete blockage of the Dämpfventil adopted and thus the working movement of the vibration.
  • the effect is exploited that at a Flow of a medium through a narrow gap from a limit speed creates a radial suction effect. This suction effect leads to the radial closing movement of the valve element.
  • the minimum passage cross section is defined by a delimiting ring.
  • the restriction ring is simply positioned in the direction of the flow guide.
  • the minimum passage cross-section is defined by at least one stop web.
  • the stop ridge then abuts against the flow guide and thus limits the further closing movement.
  • the ring element In order to promote the radial mobility of the ring element, the ring element has radial pressure equalization channels.
  • the ring element is arranged in a support disk of a valve disk assembly of the damping valve. Almost every damper valve has a support disk, which now has an additional function with the implementation of the ring element.
  • the ring element can also be designed in a Switzerlandanschlagitatione. Even the simplest cable stops require a Switzerlandanschlagizione, so that no further the stroke reducing component must be used for this design.
  • Another very compact design is characterized in that the ring element is designed in a fastening means of the damping valve.
  • the ring element is designed as part of a bottom valve.
  • Fig. 1 section of a vibration damper in the field of
  • FIG. 2 alternative embodiment to FIG. 1
  • FIG. 3 alternative embodiment of a ring element
  • FIG. 1 shows a damping valve device 1 for a vibration damper 3 of any design shown only in part.
  • the damper valve device 1 comprises a first damper valve 5 with a damper valve body designed as a piston 7, which is attached to a piston rod 9.
  • the damper valve body 7 divides a cylinder 11 of the damper into a piston rod side and a piston rod remote working space, both of which are filled with damping medium.
  • passageways are designed for each one flow direction on different pitch circles. The design of the passageways is to be considered only as an example.
  • An exit side of the passageways 17; 19 is connected to at least one valve disc 21; 23 at least partially covered.
  • the vibration damper has a pull stop 25, which comes from a defined extension movement of the piston rod 9 on a cylinder-side stop surface, such as a piston rod guide 27, for conditioning.
  • the cable stop 25 comprises a Buchanschlagitatiin 29 which is fixed directly to the piston rod by a positive connection.
  • an annular elastomeric element 31 is placed, which is held by a small radial bias even with a swinging movement of the piston rod 9.
  • the elastomer element 31 acts from the stop point on the stop surface as an additional support spring.
  • the Switzerland Bachanschlagzaniliaold 29 has a circumferential groove 33 in which a variable diameter ring member 35 is guided.
  • This ring element 35 is radially elastic and forms a valve body for a throttle point 37 as part of the damping valve device 1.
  • the ring element 35 forms with an inner wall of the cylinder 11, the throttle point, wherein the inner wall 39 is a flow guide.
  • the ring member On the outside, the ring member carries a limiting ring 41, z. B. in the execution of a locking ring. Radially within the ring member pressure equalization channels 43 are executed, which connect an outer circumferential surface 45 of the ring member 35 with a groove bottom of the circumferential groove 33.
  • the throttle body 37 At a piston rod speed in a first operating range, for. B. smaller 2m / s, the throttle body 37 is fully open. The damping force is then only from the passageways 17; 19 in conjunction with the valve disks 21; 23 generated. At a flow of the valve disks 21; 23 lift the valve disks 21; 23 from its valve seat surface 47; 49 off.
  • the Abhubterrorism is each of a support plate 51; 53 limited.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a first damping valve with a sintering valve body 7 produced by sintering.
  • the mode of operation of the first damping valve is completely identical to the description according to FIG. 1.
  • FIG. 2 shows the ring element 35 within the support disk 51 for the valve disk assembly, that is to say for the valve disks 21.
  • FIG. 2 shows a second possible variant of the integration of the throttle body 37 within the damping valve device 1.
  • the ring element 35 is embodied within the groove 33 of a fastening means for the damping valve body 7 on the piston rod.
  • the flow guide here serves an inner wall of a piston skirt 59 of the Dämpfventil stressess.
  • a stop web 61 can be seen, which is integrally formed on the lateral surface 45 of the ring member 35.
  • This stop bar 61 comes to the flow guide, ie the inner wall 39; 57 of the cylinder 11 or the piston skirt 59 for conditioning and also prevents the complete blockage of the throttle body 37.
  • no additional frictional force primarily by contact with the inner wall 39 of the cylinder 11, occur.
  • FIGS 4 and 5 show the application of the invention in a Dämpfventil raised 1 in the design of a bottom valve.
  • the Dämpfventil stresses 7 has the groove 33 in which the ring member 35 is chambered.
  • the groove 33 extends radially into the passageways 17 for the first damping valve 5.
  • Via a cover plate 63 the ring member 35 is held axially and formed a groove side wall.
  • the inner diameter of the ring element 35 is reduced at a flow velocity in the second operating region, wherein the passage channels 17 are the Form flow guide surfaces.
  • the slot geometry is dimensioned such that no complete blockage of the passage channels 17 can occur.
  • a slot 63 forming end surfaces 67; 69 to the plant.

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Abstract

Dämpfventileinrichtung (1) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend ein Dämpfventil (5), das in einem ersten Betriebsbereich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums in eine Durchlassbetriebsstellung übergeht, wobei ein zweiter Betriebsbereich mit einer progressiven Dämpfkraftcharakteristik von einer Drosselstelle (37) in Verbindung mit einem Ventilkörper (35) beeinflusst wird, der in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich der Ventilkörper (35) mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in Schließrichtung bewegt und hydraulisch in Reihe zum Dämpfventil (5) angeordnet ist, wobei der Ventilkörper (35) als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche (39; 57) ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt eingehalten wird.

Description

Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennlinie
Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennlinie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 10 2004 050 732 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit progressiver Dämpfkraftkennlinie bekannt, der ein Dämpfventil aufweist, dem ein Drosselventil vorgeschaltet ist. Das Dämpfventil öffnet mit zunehmendem Druckgefälle zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite. Das Drosselventil weist eine entgegengesetzte Charakteristik auf. Mit zunehmendem Volumenstrom wird das Drosselventil in eine Schließbewegung überführt. Die Schließkraft bestimmt sich aus der Differenz einer Druckkraft und einer entgegengesetzten Federkraft, die als Offenhaltekraft wirkt.
Der Vorteil einer derartigen Dämpfventilkonstruktion besteht darin, dass ein Dämpfkraftanstieg in jeder Kolbenstangenposition erreicht werden kann. Man ist nicht auf wegabhängige Zug- und oder Druckanschläge angewiesen. Ein wesentlicher Nachteil besteht in dem zusätzlichen Kostenaufwand und dem Bauraumverlust im Vergleich zu einem herkömmlichen Schwingungsdämpfer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu lösen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Ventilkörper als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlass- querschnitt eingehalten wird.
Der große Vorteil besteht darin, dass ein extrem einfaches und platzsparendes Bauteil verwendet werden kann. Es besteht praktisch kein Bauraummehrbedarf für den Ventilkörper. Der definierte Mindestdurchlassquerschnitt verhindert eine vollständige Blockade der Dämpfventileinrichtung und damit der Arbeitsbewegung des Schwingungsdämpfers. Bei diesem Ventilprinzip wird der Effekt ausgenutzt, dass bei einer Strömung eines Mediums durch einen engen Spalt ab einer Grenzgeschwindigkeit eine radiale Sogwirkung entsteht. Diese Sogwirkung führt zu der radialen Schließbewegung des Ventilelements.
Bei einer Variante wird der Mindestdurchlassquerschnitt durch einen Begrenzungsring definiert. Der Begrenzungsring wird einfach in Richtung der Strömungsleitfläche positioniert. Als Begrenzungsring kann z. B. ein einfacher Sprengring verwendet werden.
Alternativ kann man auch vorsehen, dass der Mindestdurchlassquerschnitt durch mindestens einen Anschlagsteg definiert wird. Der Anschlagsteg liegt dann an der Strömungsleitfläche an und begrenzt damit die weitere Schließbewegung.
Um die radiale Beweglichkeit des Ringelements zu fördern, weist das Ringelement radiale Druckausgleichskanäle auf.
Man kann vorsehen, dass das Ringelement in einer Stützscheibe einer Ventilscheibenbestückung des Dämpfventils angeordnet ist. Nahezu jedes Dämpfventil verfügt über eine Stützscheibe, die nun mit der Implementierung des Ringelements eine Zusatzfunktion ausübt.
Alternativ kann das Ringelement auch in einer Zuganschlagträgerscheibe ausgeführt sein. Selbst einfachste Zuganschläge benötigen eine Zuganschlagträgerscheibe, so dass auch für diese Bauform kein weiteres den Hubweg reduzierendes Bauteil eingesetzt werden muss.
Eine weitere sehr kompakte Bauform zeichnet sich dadurch aus, dass das Ringelement in einem Befestigungsmittel des Dämpfventils ausgeführt ist.
Bei den Bauformen, bei denen das Ringelement in der Stützscheibe oder in der Zuganschlagträgerscheibe positioniert ist, bildet eine Innenwandung eines Arbeitszylinders die Strömungsleitfläche. Man kann aber auch vorsehen, dass das Ringelement mit einem Kolbenhemd eines Kolbens als Ventilkörper des Dämpfventils zusammenwirkt.
Alternativ oder Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass das Ringelement als Teil eines Bodenventils ausgeführt ist.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich der
Dämpfventileinrichtung
Fig. 2 Alternative Ausführung zur Fig. 1
Fig. 3 Alternative Ausführung eines Ringelements
Fig. 4 Dämpfventileinrichtung als Bodenventil
Fig. 5 Ringelement zur Fig. 4
Die Figur 1 zeigt eine Dämpfventileinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise dargestellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Die Dämpfventileinrichtung 1 umfasst ein erstes Dämpfventil 5 mit einem als Kolben 7 ausgeführten Dämpfventilkörper, der an einer Kolbenstange 9 befestigt ist.
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.
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. Der Zuganschlag 25 umfasst eine Zuganschlagträgerscheibe 29, die direkt an der Kolbenstange durch eine Formschlussverbindung fixiert ist. Auf einer Oberseite der Zuganschlagträgerscheibe 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.
Die Zuganschlagträgerscheibe 29 weist eine umlaufende Nut 33 auf, in der ein im Durchmesser veränderbares Ringelement 35 geführt ist. Dieses Ringelement 35 ist radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 37 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ringelement 35 bildet mit einer Innenwandung des Zylinders 11 die Drosselstelle, wobei die Innenwandung 39 eine Strömungsleitfläche darstellt.
Außenseitig trägt das Ringelement einen Begrenzungsring 41 , z. B. in der Ausführung eines Sicherungsrings. Radial innerhalb des Ringelements sind Druckausgleichskanäle 43 ausgeführt, die eine äußere Mantelfläche 45 des Ringelements 35 mit dem einem Nutgrund der umlaufenden Nut 33 verbinden.
Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. kleiner 2m/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.
In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die größer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 2m/s, geht das Ringelement 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 Ringsspalt geformten Drosselstelle 37 bildet sich ein Unterdruck, der zu einer radialen Aufweitung des Ringelements 35 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle 37 auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von dem Begrenzungsring 41 eingehalten.
Die Figur 2 zeigt eine alternative Ausführung eines ersten Dämpfventils mit einem sintertechnisch hergestellten Dämpfventilkörper 7. Die Funktionsweise des ersten Dämpfventils ist völlig identisch zur Beschreibung nach Fig. 1.
Abweichend zeigt die Figur 2 das Ringelement 35 innerhalb der Stützscheibe 51 für die Ventilscheibenbestückung, also für die Ventilscheiben 21.
Die Figur 2 zeigt noch eine zweite mögliche Variante der Integration der Drosselstelle 37 innerhalb der Dämpfventileinrichtung 1. Dabei ist das Ringelement 35 innerhalb der Nut 33 eines Befestigungsmittels für den Dämpfventilkörper 7 an der Kolbenstange ausgeführt. Als Strömungsleitfläche dient hier eine Innenwandung eines Kolbenhemds 59 des Dämpfventilkörpers.
Mit der Figur 3 soll eine Alternative zum Begrenzungsring 41 aufgezeigt werden. In der Draufsicht des Ringelements 35, das als Elastomerbauteil oder auch als geschlitzter Ring ausgeführt sein kann, ist ein Anschlagsteg 61 erkennbar, der an der Mantelfläche 45 des Ringelements 35 angeformt ist. Dieser Anschlagsteg 61 kommt an der Strömungsleitfläche, also der Innenwandung 39; 57 des Zylinders 11 oder des Kolbenhemds 59 zur Anlage und verhindert ebenso die vollständige Blockade der Drosselstelle 37. Beim Zusammenwirken mit dem Kolbenhemd 59 würde ebenso wie bei der Ausführung mit dem Begrenzungsring 41 keine zusätzliche Reibkraft, vornehmlich durch einen Kontakt mit der Innenwandung 39 des Zylinders 11 , auftreten.
Die Figuren 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer Dämpfventileinrichtung 1 in der Bauform eines Bodenventils. Der Dämpfventilkörper 7 verfügt über die Nut 33, in der das Ringelement 35 gekammert ist. Die Nut 33 erstreckt sich radial bis in die Durchtrittskanäle 17 für das erste Dämpfventil 5. Über eine Deckscheibe 63 wird das Ringelement 35 axial gehalten und eine Nutseitenwand gebildet. Bei dieser Variante reduziert sich bei einer Strömungsgeschwindigkeit im zweiten Betriebsbereich der Innendurchmesser des Ringelements 35, wobei die Durchtrittskanäle 17 die Strömungsleitflächen bilden. Die Schlitzgeometrie ist derart bemessen, dass keine vollständige Blockade der Durchtrittskanäle 17 auftreten kann. Praktisch kommen einen Schlitz 63 bildende Endflächen 67; 69 zur Anlage.
Bezuqszeichen
Dämpfventileinrichtung Anschlagsteg
Schwingungsdämpfer Deckscheibe erstes Dämpfventil Schlitz
Dämpfventilkörper Endfläche
Kolbenstange
Zylinder
kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
kolbenstangenferner Arbeitsraum
Durchtrittskanäle
Durchtrittskanäle
Ventilscheibe
Ventilscheibe
Zuganschlag
Kolbenstangenführung
Zuganschlagträgerscheibe
Elastomerelement
Nut
Ringelement
Drosselstelle
Innenwandung
Begrenzungsring
Druckausgleichskanal
Mantelfläche
Ventilsitzfläche
Ventilsitzfläche
Stützscheibe
Stützscheibe
Befestigungsmittel
Innenwandung
Kolbenhemd

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfventileinrichtung (1 ) für einen Schwingungsdämpfer (1 ), umfassend ein erstes Dämpfventil (5), das in einem ersten Betriebsbereich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums in eine Durchlassbetriebsstellung übergeht, wobei ein zweiter Betriebsbereich mit einer progressiven Dämpfkraftcharakteristik von einer Drosselstelle (37) in Verbindung mit einem Ventilkörper (35) beeinflusst wird, der in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich Ventilkörper (35) mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in Schließrichtung bewegt und hydraulisch in Reihe zum Dämpfventil (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (35) als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche (39; 57) ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt eingehalten wird.
2. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestdurchlassquerschnitt durch eine Begrenzungsring (41 ) definiert wird.
3. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestdurchlassquerschnitt durch mindestens einen Anschlagsteg (61 ) definiert wird.
4. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) radiale Druckausgleichskanäle (43) aufweist.
5. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) in einer Stützscheibe (51 ; 53) einer Ventilscheibenbestückung (21 ; 23) des Dämpfventils (5) angeordnet ist.
6. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) in einer Zuganschlagträgerscheibe (29) ausgeführt ist.
7. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement in einem Befestigungsmittel (55) des Dämpfventils (5) ausgeführt ist.
8. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) mit einem Kolbenhemd (59) eines Kolbens als Ventilkörper des Dämpfventils (5) zusammenwirkt.
9. Dämpfventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) als Teil eines Bodenventils ausgeführt ist.
PCT/EP2017/061554 2016-06-16 2017-05-15 Dämpfventileinrichtung mit progressiver dämpfkraftkennlinie WO2017215858A1 (de)

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