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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ventil,insbesondere Dämpfventil für einenSchwingungsdämpfer,umfassend einen Ventilkörper,der mindestens einen Strömungskanalmit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung aufweist, durch denein Arbeitsmedium von einer Seite auf die andere Seite des Ventilkörpers strömt, wobeidie Eintritts- und/oder die Austrittsöffnung im Vergleich zum Strömungskanaleinen größeren Querschnittaufweist und die Eintritts- und/oder die Austrittsöffnung einStrömungsumlenkungsprofilaufweist, in dem eine Wirbelströmungerzeugt wird, deren Stromfädenein Fluidpolster fürdas Arbeitsmedium bilden.
    公开号:DE102004008648A1
    申请号:DE200410008648
    申请日:2004-02-21
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Wilhelm Dipl.-Ing. Broocks；Peter Dipl.-Ing. Wirth (FH)
    申请人:ZF Friedrichshafen AG；
    IPC主号:F15B21-04
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Ventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch1.
    [0002] EinArbeitsmedium, das durch ein Ventil strömt, unterliegt einem Strömungswiderstand,der u. a. von der Geometrie eines Strömungskanals bestimmt wird.UngünstigeStrömungsverhältnissein einem StrömungskanalkönnenGeräuscheerzeugen, die je nach technischer Anwendung nicht toleriert werdenkönnen.Bei einem Dämpfventilwerden deshalb speziell geformte Strömungskanäle ausgeführt. Beispielhaft wird aufdie DE 100 11 168C1 verwiesen, die ein Dämpfventilfür einenSchwingungsdämpferbeschreibt, wobei das DämpfventiltrichterförmigeEin- und/oder Auslassöffnungenan den Strömungskanälen aufweist.Die Trichterform verlangt einen vergleichsweise großen Bauraum,der bei einem Dämpfventilin einem Schwingungsdämpfervielfach nicht zur Verfügungsteht, da ansonsten die Wandstärkenam Dämpfventilzu dünnausgeführtwerden müssten.Das Dämpfventilin der DE 100 11 168C1 besteht aus einem Sinterkörper, bei dem mit vergleichsweisegeringem Aufwand auch kompliziertere Formgebungen möglich sind.
    [0003] Die DE 197 35 249 C1 oderdie DE 198 46 460A1 beschreiben einen Kolben, der als ein Feinstanzteilausgeführtist. Beim Stanzen entstehen an den erhabenen Ventilsitzflächen zwangsläufig Radienam Übergangzu den Strömungskanälen, diesehr abhängigvon den Fertigungstoleranzen sind. Dadurch können sich Geräusche undein unpräzises Ventilscheibenabhebverhalteneinstellen. Diese Mängelversucht man dadurch zu beheben, indem man die Ventilsitzflächen überschleift,wobei diese Fertigungsoperation teuer ist und noch ein anschließendes Entgratenerfordert. Der Grat am Kolben wird maschinell in einem Gleitschleifarbeitsschrittentfernt. Beim Gleitschleifen werden die Kolben in einem Schüttelbehälter zusammenmit Schleifkörpernund einer Schleifflüssigkeitpermanent bewegt, wobei die Schleifgrate abgestoßen werden. Dieses Verfahren istjedoch nicht sonderlich vorteilhaft für die Ventilsitzflächen, derenOberflächenqualität herabgesetzt werdenkann.
    [0004] Alternativzum Schleifen ist ein Prägender Ventilsitzflächendenkbar, doch könnenbei ungünstigenToleranzen undefinierte Geometrien im Strömungsweg von den Strömungskanälen biszu den Ventilsitzflächenvorliegen.
    [0005] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, einen Strömungskanal innerhalb einesVentilkörpers derartzu verbessern, dass eine Geräuschbildungminimiert wird.
    [0006] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe dadurch gelöst,dass die Eintritts- und/oder die Austrittsöffnung ein Strömungsumlenkungsprofilaufweist, in dem eine Wirbelströmungerzeugt wird, deren Stromfädenein Fluidpolster fürdas Arbeitsmedium bilden.
    [0007] DasFluidpolster "lagert" praktisch die Strömung undsorgt füreine verwirbelungsfreie oder zumindest verwirbelungsarme Strömung, sodass Strömungsgeräusche amVentil minimiert werden.
    [0008] Inweiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Strömungsumlenkungsprofil als einStufenprofil ausgeführt.Ein Stufenprofil kann auch bei einem gestanzten Ventilkörper sehrpräzisehergestellt werden.
    [0009] Desweiteren kann ein Übergangzwischen der Stufenlängeund der Stufenhöheausgerundet sein, um eine gezielte Wirbelströmung zu erreichen.
    [0010] Versuchehaben ergeben, dass ein Stufenprofil, bei der die Stufenhöhe zur Stufenlänge ein Steigungsverhältnis zwischen1:1 und 1:6 aufweist, besonders günstige Strömungsverhältnisse erzeugt.
    [0011] Alternativkann das Strömungsumlenkungsprofilvon einer Wirbelkammer gebildet werden, die in die Wandung des Strömungskanalseingeformt ist.
    [0012] Umder Strömunginnerhalb der Wirbelkammer einen gezielten Drall vorzugeben, weistdie Wirbelkammer in Strömungsrichtungeinen ausgerundeten Boden auf.
    [0013] DieStrömungskanäle lassensich mit einer ausreichenden Genauigkeit herstellen. Schwierigkeitenbereitet der Übergangvon dem Strömungskanal zueiner Ventilsitzflächefür eineVentilscheibe. Deshalb geht die Austrittsöffnung in eine Ventilsitzfläche für eine Ventilscheibe über, wobeidas Strömungsumlenkungsprofilder Ventilsitzflächevorgelagert ist. An der Ventilsitzfläche bestehen die größten Geräuschprobleme,da eine undefinierte Strömungdie Ventilscheibe u. U. schlagartig abheben lässt.
    [0014] Inweiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist in einem Differenzmaß zwischeneiner Vorder- und einer Hinterkante des Strömungsumlenkungsprofils für die Stufenhöhe ein Bearbeitungszuschlagfür einen Prägearbeitsschrittan der Ventilsitzflächeenthalten. Anstelle eines Schleifarbeitsschrittes für die Herstellungeiner definierten Ventilsitzflächekann ein deutlich kostengünstigererPrägearbeitsschrittdurchgeführtwerden, der keinerlei Nacharbeit der Ventilsitzfläche erfordert.
    [0015] Anhandder folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
    [0016] Eszeigt:
    [0017] 1 Anwendungsbeispieldes Ventilkörpersin einem Schwingungsdämpfer
    [0018] 2 Vergrößerte Darstellungdes Ventilkörpersin der Bauform eines Kolbenventils nach 1
    [0019] 3 u. 4 Detaildarstellungdes Strömungskanalsim Ventilkörper
    [0020] Die 1 zeigtbeispielhaft ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 in der Ausführung einesEinrohrschwingungsdämpfers.Grundsätzlichlässt sichdie Erfindung auch bei anderen Kolben-Zylinder-Aggregaten anwenden.
    [0021] DerEinrohrschwingungsdämpfer 1 besteht imwesentlichen aus einem Druckrohr 3, indem ein Ventilkörper inder Bauform eines Kolbens 5 an einer Kolbenstange 7 axialbeweglich angeordnet ist. An der Austrittsseite der Kolbenstange 7 verschließt eineKolbenstangenführung 9 einenmit Dämpfmittel gefüllten Arbeitsraum 11,der durch einen Trennkolben 13 von einem Gasraum 15 getrenntist, der endseitig einen Boden 17 mit Auge 19 aufweist.
    [0022] Beieiner Kolbenstangenbewegung wird Dämpfmedium durch Dämpfventile 21a; 21b imKolben 5, die von Ventilscheiben 23 gebildet werden, verdrängt. EinKolbenring 25, der eine Umfangsfläche des Kolbens 5 abdeckt,verhindert ein seitliches Umströmendes Kolbens.
    [0023] Inder 2 ist der Kolben 5 als Ventilkörper detailliertdargestellt. Fürbeide Durchströmungsrichtungenwerden Dämpfventile 21a; 21b mitVentilscheiben 23a; 23b eingesetzt, die auf Ventilsitzflächen 27a; 27b vorgespanntsind. Die Ventilscheibe 23a; 23b ist durch mindestenseine weitere Feder 29a; 29b auf die Ventilsitzfläche vorgespannt.Es besteht auch die Möglichkeit,auf eine separate Feder zu verzichten und eine elastische Ventilscheibezu verwenden. Der Ventilkörper 5 bestehtaus einem Präge-Stanzteil,dessen Ventilsitzflächendurch einen Prägearbeitsschrittkalibriert werden.
    [0024] Die 3 zeigteinen Ausschnitt des Ventilkörpers 5 gemäß der 2 imBereich eines Strömungskanals 31a oder 31b unddem Übergangzur Ventilsitzfläche 27a.Die Pfeile symbolisieren die Richtung der Geschwindigkeit des Arbeitsmediums, dasdurch den Strömungskanal 31a fließt. EineAustrittsöffnung 32a desStrömungskanals 31a verfügt über einStrömungsumlenkungsprofil 33a,mit dem gezielt eine Wirbelströmungerzeugt werden soll, so dass die Stromfäden am Strömungsumlenkungsprofil 33a einFluidpolster 35a fürdas Arbeitsmedium bilden. Das Strömungsumlenkungsprofil 33a istan der Austrittsöffnung 32a mitseiner Hinterkante 47 unmittelbar der Ventilsitzfläche 27a vorgelagert.In dieser Ausführungsvarianteist das Strömungsumlenkungsprofilals ein Stufenprofil ausgeführt.Ein Winkel α zwischendem Profil der Austrittsöffnung 32a und demStrömungsumlenkungsprofil 33a istderart gewählt,dass an einer Vorderkante 43 ein Strömungsabriss erfolgt und sichein Teil des Volumens aus dem Strömungskanal in das Strömungsumlenkungsprofil ergießt. Dabeistellt sich eine Wirbelströmungein. Versuche haben ergeben, dass das Stufenprofil besonders wirksamist, wenn das Steigungsverhältnis derStufenhöhe 37 zuStufenlänge 39 zwischen1:1 und 1:6 liegt. Besonders gute Ergebnisse werden mit einem Stufenverhältnis von1:2 bis 1:4 erreicht. Diese Bandbreite erlaubt die Möglichkeit,einen Bearbeitungszuschlag 41 für den Prägearbeitsschritt vorzuhalten,so dass Toleranzen in der Bauhöhedes Ventilkörpers 5 kompensiertwerden können.Das Stufenprofil kann ebenfalls sehr genau durch einen Prägearbeitsschritteingehalten werden. Ein ausgerundeter Übergang 44 zwischender Stufenlänge 39 undder Stufenhöhe 37 verbessertzusätzlichdie Strömungsverhältnisseim Hinblick auf einen Wirbelstrom.
    [0025] Mitder 4 soll dargestellt werden, dass auch andere Formeneines Strömungsumlenkungsprofils 33a denkbarsind. In der Austrittsöffnung 32a isteine Wirbelkammer ausgeformt, deren Vorderkante 43 in Strömungsrichtungeinen Höhenversatz 45 zurHinterkante 47 aufweist. Die Vorderkante bildet wiederumeinen Winkel α zurAustrittsöffnung,der die Strömungan der Austrittsöffnung 32a teilweiseabreißenund in die Wirbelkammer einströmenlässt.Die Wirbelkammer weist einen in Strömungsrichtung ausgerundetenBoden 49 auf, so dass ein Wirbel entsteht, auf dessen Rückseitedie restlichen Volumenanteile des Arbeitsmedium entlang gleiten.
    [0026] DasStrömungsumlenkungsprofil 33a istals ein Mikroprofil im Größenvergleichzur Austrittsöffnung 32a oderdem Querschnitt des Strömungskanals 31a zubetrachten. So beträgtbeispielsweise die Stufenlänge 39 inder Variante nach 3 ca. 0,3 mm und die Stufenhöhe ca. 0,1mm. Daraus ergibt sich die Möglichkeit,dass die Austrittsöffnung 32a mit einemkleinen Übergangsradiusoder Übergangsschräge zur Ventilsitzfläche ausgeführt seinkann und unter Verwendung des Strömungsumlenkungsprofils 33a trotzdemsehr gleichmäßige Strömungsverhältnissean der Ventilsitzfläche 27a vorliegen.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Ventil, insbesondere Dämpfventil für einen Schwingungsdämpfer, umfassendeinen Ventilkörper,der mindestens einen Strömungskanalmit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung aufweist, durch denein Arbeitsmedium von einer Seite auf die andere Seite des Ventilkörpers strömt, wobeidie Eintritts- und/oder die Austrittsöffnung im Vergleich zum Strömungskanaleinen größeren Querschnittaufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintritts- und/oderdie Austrittsöffnung(32a) ein Strömungsumlenkungsprofil(33a, 33b) aufweist, in dem eine Wirbelströmung erzeugtwird, deren Stromfädenein Fluidpolster fürdas Arbeitsmedium bilden.
    [2] Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdas Strömungsumlenkungsprofil(33a; 33b) als ein Stufenprofil ausgeführt ist.
    [3] Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dassdas Stufenprofil bei der mit Stufenhöhe (37) zur Stufenlänge (39)ein Steigungsverhältniszwischen 1:1 und 1:6 aufweist.
    [4] Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dassein Übergang(44) zwischen der Stufenlänge (39) und der Stufenhöhe (37)ausgerundet ist.
    [5] Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdas Strömungsumlenkungsprofil(33a; 33b) von einer Wirbelkammer gebildet wird,die in die Wandung des Strömungskanals(31a; 31b) eingeformt ist.
    [6] Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dassdie Wirbelkammer in Strömungsrichtungeinen ausgerundeten Boden (49) aufweist.
    [7] Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie Austrittsöffnung(32a) in eine Ventilsitzfläche (27a) für eine Ventilscheibe(23a) übergeht, wobeidas Strömungsumlenkungsprofil(33a) der Ventilsitzfläche(27a) vorgelagert ist.
    [8] Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassin einem Differenzmaß (37; 45)zwischen einer Vorder- (43) und einer Hinterkante (47)des Strömungsumlenkungsprofils(33a; 33b) ein Bearbeitungszuschlag für einenPrägearbeitsschrittan der Ventilsitzflächeenthalten ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-02-05| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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