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Title:
DAMPING VALVE FOR A VIBRATION DAMPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/115144
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a damping valve for a vibration damper, comprising a damping valve body having at least one through channel, the outlet opening of which is covered by at least one valve disk, wherein the valve disk is prestressed in the closing direction by at least one elastomer element which is supported on a support disk, wherein the elastomer element has a nodal web, from which extend at least two spring webs in an oblique manner.

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Inventors:
SCHMITZ KLAUS (DE)
KNEZEVIC ALEKSANDAR (DE)
RÖSSELER JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/083696
Publication Date:
June 11, 2020
Filing Date:
December 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16F9/348
Foreign References:
DE102016218375A12018-03-29
DE10347204B42016-01-07
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Claims:
Patentansprüche

1. Dämpfventil (1 ) für einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen Dämpfventilkör per (3), der mindestens einen Durchtrittskanal (13; 15) aufweist, dessen Austrittsöff nung von mindestens einer Ventilscheibe (17) abgedeckt wird, wobei die Ventilschei be (17) von mindestens einem Elastomerelement (25) in Schließrichtung vorge spannt wird, das sich an einer Stützscheibe (23) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (25) einen Knotensteg (27) aufweist, von dem aus sich mindestens zwei Federstege (29) schräg erstrecken.

2. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerele ment (25) einen Y-förmigen Querschnitt aufweist.

3. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelsteg (27) auf einer Hauptachse (35) des Elastomerelements (25) einen konischen Querschnitt aufweist.

4. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerele ment (25) einen x-förmigen Querschnitt aufweist.

5. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federstege (29) strahlenförmig vom Knotensteg (27) erstrecken.

6. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steg (27) des Elastomerelements (25) mit einer der kontaktierenden Scheiben (17; 23) eine Steckverbindung (31 ) bildet.

7 Dämpfventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Steckverbin dung (31 ) die Scheibe (17; 23) von dem Elastomerelement (25) durchdrungen wird.

8. Dämpfventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungskopf (33) des Elastomerelements (25) auf einer zum Federsteg (29) abgewandten Seite der Scheibe (17; 23) anliegt.

9. Dämpfventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerele ment (25) mehrere Ventilscheiben (17; 17a; 17b; 17c) zu einem Scheibenpaket (37) miteinander verbindet.

10. Dämpfventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei be nachbarten Ventilscheiben (17a; 17b) innerhalb des Scheibenpakets (37) ein Ab standshalter (39) als Teil des Elastomerelements (25) angeordnet ist.

11. Dämpfventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenpaket (37) durch mehrere in Reihe angeordneter Elastomerelemente (25) verbunden ist, wobei jedes Elastomerelement (25) nur einen Teil der Ventilscheiben (17a; 17b; 17c) des Scheibenpakets (37) miteinander verbindet.

12. Dämpfventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshal ter (39) als ein Federelement ausgeführt ist.

Description:
Dämpfventil für einen Schwingunqsdämpfer

Die Erfindung betrifft ein Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 10 2016 218 375 beschreibt ein Dämpfventil, bei dem eine Ventilscheibe ge gen eine Schießkraft eines Elastomerelements oder mehrerer Elastomerelemente eine Abhubbewegung ausführt. Die Elastomerelemente weisen z. B. in der Ausfüh rung nach Fig. 9 einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Verdrängerraum. Der Verdrängerraum ist mit Dämpfmedium gefüllt und weist eine radiale Abflussöffnung auf.

Ein Grundproblem bei einem Elastomerelement in dieser Anwendung besteht darin, dass das Elastomerelement häufig eine zu geringe Elastizität aufweist, da die Shore- Härte zu groß ist. Bei einer kleineren Shore-Härte in Verbindung mit diesem Design könnten Dauerfestigkeitsprobleme auftreten.

Häufig werden mehrere Ventilscheiben oder auch Federscheiben, dazu gehören auch Sternfedern innerhalb eines Dämpfventils in einem Scheibenpaket angeordnet. Zur besseren Montage ist es bekannt, die Ventilbauteile miteinander über eine Punktverschweißung miteinander zu verbinden, wie die DE 103 47 204 B4 be schreibt. Die Verbindung muss nur die Belastungen der Montage überstehen. Im der Montagezustand halten die Bauteile über die Verspannungskette. Die Verschwei ßung ist aufgrund der Materialeigenschaften der Ventilscheibe tendenziell kritisch. Des Weiteren werden durch die Punktschweißung partiell die Werkstoffeigenschaften verändert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Federrate der Elastomerelemente bei ausreichend großer Dauerfestigkeit gesenkt werden kann. Eine weitere Teilaufgabe besteht in einer alternativen Verbindungstechnik zwischen geschichteten Ventilbauteilen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Elastomerelement einen Knotensteg aufweist, von dem aus sich mindestens zwei Federstege schräg erstrecken.

Damit verfügt das Elastomerelement über mindestens zwei Federabschnitte. Der ers te Federabschnitt wird von den mindestens zwei Federstegen gebildet, die sich schon bei geringer Belastung deformieren lassen. Der Knotensteg bildet einen zwei ten Federabschnitt, der eine deutlich größere Federrate aufweist. Durch die Schräg stellung der Federabschnitte liegt eine eindeutige Verformungsrichtung vor.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Elastomerelement einen Y-förmigen Quer schnitt auf. Die v-förmig angeordneten Federstege vergrößern bei Belastung den eingeschlossenen Spreizwinkel. Ist die maximale Aufweitbarkeit des Spreizwinkels erreicht, dann setzt die Federwirkung des Knotenstegs ein.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann ein Einzelsteg auf einer Hauptachse des Elastomerelements einen konischen Querschnitt aufweist. Darüber lässt sich die Fe dercharakteristik des Elastomerelements noch zusätzlich variieren.

Alternativ kann das Elastomerelement auch einen x-förmigen Querschnitt aufweisen. Dann stehen nochmals mehr Federstege zur Verfügung, so dass die Belastung am Elastomerelement besser verteilt werden kann.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass sich die Federstege strahlenförmig vom Kno tensteg erstrecken. Darüber lässt sich die Anzahl der Federstege nochmals steigern.

Optional bildet mindestens ein Steg des Elastomerelements mit einer der kontaktie renden Scheiben eine Steckverbindung. Damit ist das Elastomerelement innerhalb des Dämpfventils unverlierbar montiert.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird die Scheibe bei Vorliegen einer Steckver bindung von dem Elastomerelement durchdrungen. Zusätzlich kann man vorsehen, dass ein Sicherungskopf des Elastomerelements auf einer zum Federsteg abgewandten Seite der Scheibe anliegt. Damit ist das Elasto merelement so weit gesichert, dass eine Vormontage der Elastomerelemente mit der tragenden Scheibe durchgeführt werden kann, ohne dass ein Fierausfallen eines Elastomerelements aus der tragenden Scheibe befürchtet werden muss.

Die Teilaufgabe der Verbindung mehrerer Ventilelemente wird dadurch gelöst, dass das Elastomerelement mehrere Ventilscheiben zu einem Scheibenpaket miteinander verbindet.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Gefügeveränderungen der Ventilscheibe treten bei dieser Befestigungstechnik nicht auf. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für den Einsatz der Elastomerelemente keine aufwendige Schweißtechnik be schafft werden muss.

Damit ist die Option verbunden, dass zwischen zwei benachbarten Ventilscheiben innerhalb des Scheibenpakets ein Abstandshalter als Teil des Elastomerelements angeordnet ist. Die Ventilscheiben müssen also nicht vollständig miteinander kontak tieren, sondern können auch von den Abstandshaltern positioniert werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist Scheibenpaket durch mehrere in Reihe angeordneter Elastomerelemente verbunden, wobei jedes Elastomerelement nur ei nen Teil der Ventilscheiben des Scheibenpakets miteinander verbindet. Damit lässt sich das Betriebsverhalten von einzelnen oder mehreren Ventilscheiben gezielt auf einander abstimmen.

Eine weitere Einstellgröße bei der Abstimmung eines Dämpfventils kann genutzt werden, wenn der Abstandshalter als ein Federelement ausgeführt ist.

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

Fig. 1 Dämpfventil in Schnittdarstellung

Fig. 2 Alternativvariante zur Fig. 1

Fig. 3 Draufsicht des Dämpfventils

Fig. 4 weitere Alternativausführung zur Fig. 1

Die Figur 1 zeigt ein Dämpfventil 1 für einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bau weise. Das Dämpfventil 1 umfasst einen Dämpfventilkörper 3, der an einer Kolben stange 5 befestigt ist. Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Ausführungsform be schränkt und kann z. B. bei einem Bodenventil oder auch im Rahmen eines verstell baren Dämpfventils eingesetzt werden.

Der Dämpfventilkörper 3 unterteilt einen Zylinder 7 des Schwingungsdämpfers in ei nen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11 , die beide mit Dämpfmedium gefüllt sind. In dem Dämpfventilkörper 3 sind Durchtrittska näle 13; 15 für jeweils eine Durchströmungsrichtung auf unterschiedlichen Teilkrei sen ausgeführt. Die Ausgestaltung der Durchtrittskanäle ist nur beispielhaft anzuse hen. Eine Austrittsseite der Durchtrittskanäle 13; 15 ist mit mindestens einer Ventil scheibe 17; 19 zumindest teilweise abgedeckt.

Bei einer Anströmung der Ventilscheibe 17 ausgehend vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 hebt die Ventilscheibe 17 von ihrer Ventilsitzfläche 21 ab. Die Ab- hubbewegung wird von einer Stützscheibe 23 in Kombination mit einer Elastomerauf lage gesteuert bzw. gedämpft gebremst. Die Elastomerauflage wird von mehreren Elastomerelementen 25 gebildet.

Die Figur 1 zeigt verschiedene Formen von Elastomerelementen 25. Allen Varianten ist gemein, dass das Elastomerelement 25 einen Knotensteg 27 aufweist, von dem aus sich mindestens zwei Federstege 29 schräg erstrecken. Im linken Halbschnitt und bei der Sinken Ausführung im rechten Halbschnitt der Fig. 1 weist das Elastomerelement 25 einen Y-förmigen Querschnitt auf. Mindestens ein Steg, z. B. der Knotensteg 27, des Elastomerelements 25 bildet mit einer der kontak tierenden Scheiben eine Steckverbindung 31. Im linken Halbschnitt bilden die Ventil scheiben 17 die Steckverbindung 31 , hingegen fungiert die Stützscheibe 23 als Trä ger für die Steckverbindung 31. Grundsätzlich könnte die Steckverbindung 31 auch von einer Sacklochöffnung in der Ventilscheibe 17 oder in der Stützscheibe 23 gebil det werden. Hinsichtlich der Montagesicherheit ist es jedoch besser, wenn die Ventil scheibe 17 oder die Stützscheibe 23 von dem Elastomerelement 25 durchdrungen wird und ggf. ein Sicherungskopf 33 des Elastomerelements 25 auf einer zum Fe dersteg 29 abgewandten Seite der Scheibei 7, 23 anliegt.

In der Ausführung nach der Fig. 2 weist ein Einzelsteg, wiederum der Knotensteg 27, auf einer Hauptachse 35 des Elastomerelements 25 einen konischen Querschnitt auf. Bei einer Abhubbewegung der Ventilscheibe 17 spreizen sich die Federsteg 29 weiter auf bis der Knotensteg 27 auf der Ventilscheibe 17 aufliegt. Bei weiterer Kom pression steigt aufgrund der konischen Form des Einzelstegs bzw. Knotenstegs 27 die Federrate progressiv an.

Im rechten Halbschnitt der Fig. 1 weist das Elastomerelement 25 einen x-förmigen Querschnitt auf. Neben der dargestellten Bauform mit der Steckverbindung 31 kann das Elastomerelement 25 auch anvulkanisiert sein und somit dauerfest mit der Ven tilscheibe 17 oder der Stützscheibe 23 verbunden sein. Im montierten Zustand des Elastomerelements 25 ist die Position des Elastomerelements 25 aufgrund der per manenten Vorspannung zwischen der Stützscheibe 23 und der Ventilscheibe 17 ge sichert. Folglich wäre dann eine Lagesicherung nicht erforderlich.

Mit der Fig. 3 soll eine weitere Ausführung erklärt werden. In den Fig. 1 und 2 sind die Federstege 29 nur einer Ebene dargestellt. In der Draufsicht z. B. auf die Stütz scheibe 23 ist erkennbar, dass sich die Federstege 29 auch strahlenförmig vom Kno tensteg 27 erstrecken können. Über die Anzahl und Ausgestaltung der Federstege 29 kann die Schließkraftverteilung der Elastomerelemente 25 auf die Ventilscheibe 17 dimensioniert werden. Darüber kann ein Abhubbereich definiert werden, an dem die Ventilscheibe 17 stets zuerst von der Ventilsitzfläche 21 abhebt.

Die Fig. 4 basiert auf der Fig. 1. In der Fig. 1 , linker Halbschnitt, ist schon dargestellt, dass ein Scheibenpaket 37 mit mehreren geschichteten Ventilscheiben 17 von dem Elastomerelement 25 zusammengehalten werden kann. Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung dieses Bauprinzips, dass zwischen zwei benachbarten Ventilscheiben 17a; 17b innerhalb des Scheibenpakets 37 ein Abstandshalter 39 als Teil des

Elastomerelements 25 angeordnet ist. Folglich müssen die Ventilscheiben 17 oder auch Sternfedern als gleichartige Bauteile im Sinne der Erfindung nicht unbedingt vollflächig kontaktiert sein. Zusätzlich ist der Abstandshalter 39 im linken Halbschnitt als ein Federelement ausgeführt. Der Abstandshalter 39 kann viele Formen aufwei sen, wobei hier beispielhaft eine Feder als Ersatzschaubild für den Abstandshalter 39 dargestellt ist.

Mit der Fig. 4 soll zusätzlich erklärt werden, dass das Scheibenpaket 37 durch meh rere in Reihe angeordneter Elastomerelemente 25 verbunden sein kann, wobei jedes Elastomerelement 25 nur einen Teil der Ventilscheiben 17a; 17b; 17c des Scheiben pakets 37 miteinander verbindet. Dadurch entsteht eine kaskadenhaft angelegt Ver bindung, die eine sehr gezielte Beweglichkeit der Ventilscheiben 17a-c und damit eine sehr große Varianz bei der Gestaltung des Scheibenpakets 37 ermöglicht. Im linken Halbschnitt sind über das radial äußere Elastomerelement 25 zwei Ventil scheiben über den Abstandshalter 39 miteinander verbunden, hingegen sind die zwei und die dritte Ventilscheibe 17b; 17c direkt miteinander über das radial innere

Elastomerelement 25 miteinander verbunden, so dass über das Zusammenwirken der beiden Elastomerelemente 25 das gesamte Scheibenpaket 37 zusammengehal ten wird.

Im rechten Halbschnitt verbindet das radial innere Elastomerelement 25 sogar die starre oder auch elastische Stützscheibe 23 als Ventilscheibe im Sinne der Erfindung und das Scheibenpaket 37, wobei die Federstege 29 zusätzlich für eine gedämpfte Schließbewegung des Scheibenpakets 37 auf der Ventilsitzfläche 21 abstützen Bezuqszeichen Dämpfventil

Dämpfventilkörper

Kolbenstange

Zylinder

kolbenstangenseitiger Arbeitsraum kolbenstangenferner Arbeitsraum

Durchtrittskanal

Durchtrittskanal

Ventilscheibe

Ventilscheibe

Ventilsitzfläche

Stützscheibe

Elastomerelement

Knotensteg

Federsteg

Steckverbindung

Sicherungskopf

Hauptachse

Scheibenpaket

Abstandshalter