Die Erfindung betrifft eine Dämpfventileinrichtung mit progressiver Dämpfkraftkennli nie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 102016210790 A1 beschreibt eine Dämpfventileinrichtung für einen Schwingungsdämpfer, die ein erstes Dämpfventil umfasst, das in einem ersten Be triebsbereich mit steigender Strömungsgeschwindigkeit eines Dämpfmediums in eine Durchlassbetriebsstellung übergeht. Das erste Dämpfventil wird beispielsweise von einem Kolbenventil oder einem Bodenventil des Schwingungsdämpfers gebildet. Ein zweiter Betriebsbereich mit einer progressiven Dämpfkraftcharakteristik des Schwin gungsdämpfers wird von einer Drosselstelle in Verbindung mit einem Ventilkörper be einflusst, der unabhängig von der Hublage einer Kolbenstange des Schwingungs dämpfers in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Drosselstel lung ausgehend von einer Durchlassstellung in eine Drosselstellung überführbar ist, wobei sich Ventilkörper mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfme diums in Schließrichtung bewegt. Damit wird eine Zusatzdämpfkraft erzeugt, die den Einsatz eines konventionellen Zug- oder Druckanschlags erübrigt, der nur in einer Endlage der Kolbenstange wirksam ist.

Die Drosselstelle und das Dämpfventil sind hydraulisch in Reihe angeordnet, wobei der Ventilkörper als ein im Durchmesser veränderbares Ringelement ausgeführt ist, das eine radiale Schließbewegung in Richtung einer Strömungsleitfläche ausführt, bei der ein definierter Mindestdurchlassquerschnitt eingehalten wird.

In der DE 102019212966 A1 wird vorgeschlagen, dass das im Durchmesser verän derbare Ringelement zusätzlich von einer Druckkraft innerhalb eines von einer Ringnut gebildetem Druckraum unterstützt wird. Die Funktion des Druckraums ist dann besonders effektiv, wenn der Querschnitt einer Zuströmöffnung größer ist als eine Abströmöffnung des Druckraums. Im Hinblick auf das Dämpfverhalten eines Schwingungsdämpfers ist dann die Verwendung von zwei Drosselstellen sinnvoll, je- weils eine Drosselstelle für eine Arbeitsrichtung des Schwingungsdämpfers. Kosten seitig ist jedoch die Beschränkung auf eine Dämpfventileinrichtung mit einer für beide Strömungsrichtungen optimal wirksamen Drosselstelle sinnvoll.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus dem Stand der Tech nik bekannte Problem zu lösen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ringnut als ein Druckraum mit zwei Durchströmungsrichtungen ausgeführt ist, der mindestes eine Zuströmöffnung und mindestens eine Abströmöffnung als Anschlussöffnungen aufweist, wobei die wirk same Zuströmöffnung einen größeren Querschnitt als die wirksame Abströmöffnung aufweist, und ein Austrittsquerschnitt für das Dämpfmedium aus dem Druckraum über eine Ventileinrichtung angesteuert wird, wobei der Ventilträger einen bewegli chen Ventilkörper der Ventileinrichtung bildet.

In der einfachsten Bauform kann die Ventileinrichtung ohne zusätzliche Bauteile rea lisiert werden. Folglich besteht auch kein zusätzlicher Bauraum für die Zusatzfunktion der zwei Durchströmungsrichtungen.

Damit sich Schmutz und Bauteiltoleranzen möglichst wenig auf die Funktionssicher heit auswirken, ist die Ventileinrichtung als ein Sitzventil ausgeführt.

Eine einfache Strömungsführung des Dämpfmediums in den Druckraum wird dadurch erreicht, dass eine innere Mantelfläche des Ventilträgers mindestens einen Anschlusskanal zum Druckraum begrenzt. Die innere Mantelfläche kann z. B. mit ei ner Mantelfläche der Kolbenstange des Schwingungsdämpfers einen geometrisch sehr exakten Anschlusskanal bilden.

Man kann zudem vorsehen, dass mindestens eine Anschlussöffnung zum Druckraum an der inneren Mantelfläche ausgeführt ist. Die Austrittsseiten der Anschlussöffnun gen sind zur Nachbearbeitung sehr gut zugänglich, sodass die Gefahr der Gratbil dung minimiert ist. Zur exakten Steuerung der Bewegung des Ventilträgers ist der Ventilträger zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlag axial beweglich geführt.

Damit sich der mindestens eine Anschlag nicht störend auf die Strömungsverhält nisse an und in der Dämpfventileinrichtung auswirkt, ist mindestens einer der An schläge radial innerhalb einem von der mindestens einen Anschlussöffnung be stimmten Teilkreisdurchmesser angeordnet.

In einer weiteren Funktion stellt mindestens einer der Anschläge eine die Größe des Austrittsquerschnitts bestimmende Komponente darstellt.

Dazu kann man beispielsweise vorsehen, dass mindestens eine Anschlagscheibe mit einem Profil ausgeführt ist, das den Abflussquerschnitt bestimmt. Je nach geforder tem Dämpfkraftverhalten kann man die D äm pf kraftken n I i n ie der Dämpfventileinrich tung über die Auswahl der Anschlagscheibe beeinflussen.

Optional ist der Ventilträger mittels einer Federanordnung in einer definierten Aus gangsstellung positioniert. Damit führt der Ventilträger ausgehend vom Stillstand eine definierte Ventilhubbewegung aus.

Eine weitere Option besteht darin, dass der Druckraum mit einem Überdruckventil bestückt ist, um Schäden an der Dämpfventileinrichtung oder dem Schwingungs dämpfer zu vermeiden.

Eine mögliche Bauform des Überdruckventils besteht darin, dass eine ggf. schon vor handene Federanordnung Bestandteil des Überdruckventils ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert wer den. Es zeigt:

Fig. 1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich der Dämpfventileinrichtung Fig. 2 u 3 Dämpfventileinrichtung nach Fig. 1 Fig. 4 u. 5 Dämpfventileinrichtung mit einem Überdruckventil

Die Figur 1 zeigt in der Zusammenschau mit der Fig. 2 und Fig. 3 eine Dämpfventi leinrichtung 1 für einen nur ausschnittsweise dargestellten Schwingungsdämpfer 3 beliebiger Bauweise. Neben der Dämpfventileinrichtung 1 umfasst der Schwingungs dämpfer 3 ein erstes Dämpfventil 5 mit einem als Kolben 7 ausgeführten Dämpfven tilkörper, der an einer Kolbenstange 9 befestigt ist.

Der Dämpfventilkörper 7 unterteilt einen Zylinder 11 des Schwingungsdämpfers in ei nen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15, die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 7 sind Durchtrittska näle 17; 19 für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkrei sen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle ist nur beispielhaft anzuse hen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 17; 19 ist mit mindestens einer Ventil scheibe 21 ; 23 zumindest teilweise abgedeckt.

Beispielhaft ist ein Ventilträger 25 axial beweglich an der Kolbenstange 9 angeord net. Der Ventilträger 25 weist eine umlaufende Ringnut 27 auf, in der ein im Durch messer veränderbares Ventilelement 29 geführt ist. Dieses Ventilelement 29 ist radial beweglich oder radial elastisch und bildet einen Ventilkörper für eine Drosselstelle 31 als Teil der Dämpfventileinrichtung 1. Das Ventilelement 29 bildet mit einer Innen wandung 33 des Zylinders 11 die Drosselstelle 31 , wobei die Innenwandung eine Strömungsleitfläche darstellt.

Deckseitig trägt das Ventilelement 29 eine Rückstellfeder 35, wie in den Fig. 2 ver größert dargestellt ist. Zwischen der Innenwandung 33 und einer äußeren Mantelflä che 37 des Ventilelements 29 liegt ein variabler Drosselquerschnitt 39 vor, der eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt.

Bei einer Kolbenstangengeschwindigkeit in einem ersten Betriebsbereich, z. B. klei ner 1m/s, ist die Drosselstelle 31 vollständig geöffnet. Die Dämpfkraft wird dann nur von den Durchtrittskanälen 17; 19 in Verbindung mit den Ventilscheiben 21 ; 23 er zeugt. Bei einer Anströmung der Ventilscheiben 21 ; 23 heben die Ventilscheiben 21 ; 23 von ihrer Ventilsitzfläche 39; 41 ab. Die Abhubbewegung der Ventilscheibe 21 ; 23 wird jeweils von einer Stützscheibe 43; 45 begrenzt.

In einem zweiten Betriebsbereich mit einer Kolbenstangengeschwindigkeit, die grö ßer ist als die Grenzgeschwindigkeit des ersten Betriebsbereichs, also größer als die beispielhaft angegebenen 1 m/s, geht das Ventilelement 29 in eine Drosselstellung über und führt dabei eine Schließbewegung in Richtung der Strömungsleitfläche 33 aus. Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dämpfmediums in der als Ringspalt geformten Drosselstelle 31 bildet sich ein Unterdrück, der zu einer radi alen Aufweitung des Ventilelements 29 führt. Damit jedoch keinesfalls eine Blockade der Drosselstelle auftreten kann, wird der definierte Mindestdurchlassquerschnitt von der Rückstellfeder 35 eingehalten. Alternativ kann das Ventilelement 29 eine Profilie rung der äußeren Mantelfläche 37 aufweisen oder der Ventilträger 25 verfügt über ei nen mechanischen Anschlag für das Ventilelement 29.

Die Figur 2 zeigt eine Vergrößerung der Dämpfventileinrichtung 1 nach Fig. 1 In der Vergrößerung ist erkennbar, dass die Ringnut 27 mit einer inneren Mantelfläche 47 des Ventilelements 29, Ringnutseitenflächen 49; 51 und einer Ringnutgrundfläche 53 einen Druckraum 55 bildet, der über eine Zuströmöffnung 57 und eine Abström Öff nung 59 mit dem Arbeitsraum 13 des Schwingungsdämpfers 3 verbunden ist. Der Druckraum 55 bewirkt über die innere Mantelfläche 47 eine zusätzliche nach radial außen gerichtete, das Ventilelement aufweitende Kraftkomponente, die die in der Drosselstelle 37 herrschende Unterdrucksituation unterstützt.

Die Ringnut 27 ist als ein Druckraum 55 mit zwei Durchströmungsrichtungen ausge führt. Die Dimensionierungsregel besteht darin, dass die wirksame Zuströmöffnung 57 einen größeren Querschnitt aufweist als die wirksame Abström Öffnung 59. Wegen der wechselnden Durchströmungsrichtung der Dämpfventileinrichtung und damit auch des Druckraums wechseln auch die Öffnungen ihre Funktion, d. h. für eine Durchströmungsrichtung bildet eine Öffnung die Zuströmöffnung und die Öffnung in der anderen Ringnutseitenwand die Abströmöffnung, s. Fig. 3. Bei entgegengesetz ter Strömungsrichtung, wechseln folglich die Funktionen. Für dieses Betriebsverhal ten verfügt die Dämpfventileinrichtung 1 über eine Ventileinrichtung 61 , über die ein Austrittsquerschnitt 63 in Abhängigkeit der Strömungsrichtung in den Druckraum 55 geschaltet werden kann. Dabei bildet der Ventilträger 25 einen beweglichen Ventil körper der Ventileinrichtung 61 , der auf der Kolbenstange 9 gleitend gelagert ist. Da bei ist der Ventilträger 25 zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlag 65;

67, die beide an der Kolbenstange 9 befestigt sind, und einer inneren Mantelfläche 69 des Ventilträgers 25 geführt.

In diesem Ausführungsbeispiel begrenzt die innere Mantelfläche 69 des Ventilträgers 25 mindestens einen Anschlusskanal zum Druckraum. Pro Anströmungsrichtung ver fügt die Dämpfventileinrichtung über zwei axial verlaufende Anschlusskanäle 71; 73, die mittels einer Ringdichtung 75, z. B. in einer Nut der Kolbenstange 9, hydraulisch voneinander getrennt sind. Beide Anschlusskanäle 71 ; 73 stehen in Verbindung mit dem Arbeitsraum 13.

Zwischen den Anschlusskanälen 71 ; 73 und dem Druckraum 55 besteht über die mindestens eine Anschlussöffnung bzw. Zuströmöffnung und Abströmöffnung an der inneren Mantelfläche 69 eine Strömungsverbindung zum Druckraum 55.

Eine Zuströmöffnung in den Druckraum 55 wird für eine Durchströmungsrichtung von der Anschlussöffnung gebildet. Zwar fließt das Dämpfmedium über die in Strömungs richtung nachgeordnete Anschlussöffnung aus dem Druckraum, doch stellt mindes tens einer der Anschläge 65; 67 eine die Größe des Austrittsquerschnitts 63 bestim mende Komponente dar, indem der Anschlag ein Profil, z. B in der Form einer Kerbe aufweist. Z. B. kann mindestens eine Anschlagscheibe 77; 79 mit einem Profil ausge führt sein, das den Abflussquerschnitt bestimmt. Die Anschlagscheibe 77; 79 ist ebenfalls auf der Kolbenstange 9 aufgefädelt und stützt sich z. B. an einer Schulter der Kolbenstange oder einem Sicherungsring ab.

In der Figur 2 ist eine Darstellung der Anströmung des Ventilträgers 25 bzw. der Dämpfventileinrichtung 1 bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange dargestellt. Das Dämpfmedium strömt durch das Dämpfventil 17; 21 im Kolben 7 und füllt dabei den Arbeitsraum 13. Dadurch legt sich der Ventilträger 25 an dem oberen Anschlag 65 an. Das Dämpfmedium fließt über den Axialkanal 73 und die Anschlussöffnung, die nun die Zuströmöffnung bildet in den Druckraum 55, übt dort eine radiale Druck kraft auf das Ventilelement 29 aus und fließt über die Anschlussöffnung = Ab- strömöffnung 59 in den oberen Axialkanal 71. Der wirksame Austrittsquerschnitt 63 wird von dem Anschlag 65 gebildet, da die Kerbe oder die Nut im Anschlag einen kleineren Querschnitt aufweist als die Zuströmöffnung 57 in den Druckraum 55.

Bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung verhält sich die Dämpfventileinrichtung 1 gemäß der Fig. 3. Der Ventilträger 25 verschiebt sich auf der Kolbenstange 9 in Rich tung des unteren kolbenseitigen Anschlags 65. Das Dämpfmedium kann über den vergleichsweise groß dimensionierten Axialkanal 71 und die Anschlussöffnung 59 in den Druckraum 55 einströmen, über die Anschlussöffnung 57 wieder abfließen und über den offenen Austrittsquerschnitt 63 im Anschlag 67 ein Druckgefälle erzeugen, sodass der Zuströmquerschnitt in den Druckraum 55 auch hier größer ist als der wirksame Austrittsquerschnitt 63 im Anschlag 67.

Wegen der Anschlagfunktion des Ventilträgers 25 an den Anschlägen 65; 67 und der daraus resultierenden Größe des wirksamen Austrittsquerschnitts 63 bildet der Ven tilträger 25 ein Teil eines Sitzventils.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Dämpfventileinrichtung 1 , bei der der Ventilträger mittels einer Federanordnung 81 in einer definierten Ausgangsstellung positioniert ist. Eine derartige Federanordnung 81 ist auch bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 möglich und sinnvoll. Die Federanordnung 81 umfasst mindestens zwei gegen sinnig wirksame Federn 83; 85, die sich z. B. an der Kolbenstange 9 endseitig abstüt zen und zumindest mittelbar an einer Deckseite 87; 89 des Ventilträgers 25 aufsit- zen.

Ein weiterer Unterschied zur Fig. 2 besteht darin, dass der Druckraum 35 für beide Durchströmungsrichtungen mit einem Überdruckventil 91 ; 93 bestückt ist. Bei einem Druckniveau oberhalb eines Grenzdrucks kann eine der Ventilscheiben 95; 97, die auf den Deckseite 87; 89 des Ventilträgers 25 aufliegen, gegen die Kraft der Federn 83; 85 der Federanordnung 81 von der Deckseite 87; 89 abheben und die An schlussöffnung vollständig freigeben. Dadurch ist die Federanordnung 81 Bestandteil der Überdruckventile 91; 93. In entgegengesetzter Strömungsrichtung verschließen Ventilscheiben 95; 97 der Überdruckventile 91 ; 93 die Anströmöffnung 57; 59 in der Ausgangsstellung. Bei einer Anströmung der Dämpfventileinrichtung 1 entfernt sich der Ventilträger 25 von der der Strömung zugewandten Ventilscheibe 95; 97 und gibt damit den vollen Querschnitt der Anschlussöffnung frei. Der ringförmige Anschlag 71 sorgt dafür, dass die bei der Ventilträgerbewegung vorgespannte Feder 85; 83 zu mindest einen Restfederweg behält, der für die Funktion des Überdruckventils 91 ; 93 vorgesehen ist. In der Ausführung nach Fig. 4 ist der Anschlag radial außenseitig zu der Federanordnung 81 ausgeführt. Praktisch hüllen die Anschläge die Federanord nung 81 auf einem Längenabschnitt ein.

Mit der Fig. 5 soll gezeigt werden, dass der Anschlag 65; 67 auch radial innerhalb der Federanordnung 81 ausgeführt sein kann. Der hülsenförmige Anschlag 65; 67 taucht dabei in einen Absatz der inneren Mantelfläche 69 des Ventilträgers ein. Im direkten Vergleich zur Fig. 4 ist erkennbar, dass damit mindestens einer der Anschläge 65; 67 radial innerhalb einem von der mindestens einen Anschlussöffnung 57; 59 bestimm ten Teilkreisdurchmesser 99 angeordnet ist. Dadurch ergeben sich günstige Bedin gungen für das in den Druckraum 55 ein- und ausströmende Dämpfmedium.

Bezugszeichen

Dämpfventileinrichtung

Schwingungsdämpfer erstes Dämpfventil

Dämpfventilkörper

Kolbenstange

Zylinder kolbenstangenseitiger Arbeitsraum kolbenstangenferner Arbeitsraum

Durchtrittskanäle

Durchtrittskanäle

Ventilscheibe

Ventilscheibe

Ventilträger

Ringnut

Ventilelement

Drosselstelle

Innenwandung

Rückstellfeder äußere Mantelfläche

Ventilsitzfläche

Ventilsitzfläche

Stützscheibe

Stützscheibe innere Mantelfläche

Ringnutseitenfläche

Ringnutseitenfläche

Ringnutgrundfläche

Druckraum

Zuströmöffnung

Abströmöffnung Ventileinrichtung Austrittsquerschnitt erster Anschlag zweiter Anschlag innere Mantelfläche des Ventilträgers

Anschlusskanal

Anschlusskanal

Ringdichtung

Anschlagscheibe

Anschlagscheibe

Federanordnung

Feder

Feder

Deckseite

Deckseite

Überdruckventil

Überdruckventil

Ventilscheibe

Ventilscheibe

Teilkreisdurchmesser