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Die
Erfindung betrifft ein Steuerventil und ein Einspritzventil mit
dem Steuerventil. Das Steuerventil hat ein Ventilgehäuse, einen
Ventilkörper
und ein Dämpfungselement.
Ein derartiges Steuerventil wird insbesondere bei Einspritzventilen
in Brennkraftmaschinen, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine,
eingesetzt.
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Die
Verbrennungsvorgänge
in Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sind abhängig von
der Gemischaufbereitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Die Verbesserung
der Gemischaufbereitung ist erforderlich, um die Anforderungen an hohe
Leistung, geringen Kraftstoffverbrauch, geringe Abgasemissionen
und einen ruhigen Lauf der Brennkraftmaschine erfüllen zu
können.
Die Schaltzeiten der Einspritzventile und das eingespritzte Kraftstoffgemisch
müssen
dazu präzise
aufeinander abgestimmt sein. Insbesondere in Einspritzventilen zur Dieseleinspritzung,
die bei einem Kraftstoffdruck von mehr als 1500 bar betrieben werden,
können
die Schaltzeiten und die eingespritzten Kraftstoffmengen von der
Präzision
des Steuerventils abhängig
sein, das in einem hydraulischen Kreislauf in dem Einspritzventil
angeordnet ist. Bei einem Einsatz eines Steuerventils in einem Einspritzventil
für Diesel-Brennkraftmaschinen
wird das Steuerventil in der Regel so betrieben, dass es während eines
Arbeitszyklusses den Hub der Düsennadel
und somit die Einspritzmenge des Kraftstoffgemisches steuert.
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In
EP 0 826 876 A1 ist
ein Steuerventil offenbart, mit einem Ventilkörper, der mit einem Aktor verbunden
ist und einen Ventilschaft ausgebildet hat. Der Ventilschaft geht
durch eine Ausnehmung im Steuerraumgehäuse in eine Ausgleichskammer.
Der Ventilschaft ist mit einem Ventilkopf und einer Sitzfläche ausgebildet.
Wenn das Ventil geschlossen ist, liegt die an dem im Steuerraumgehäuse ausgebildeten
Ventilsitz an und dichtet die Ausgleichskammer zu einem darüber befindlichen
Hohlraum ab. Ferner mündet
die Düsennadel
in die Ausgleichskammer. Wenn der Ventilkörper durch den Aktor angesteuert wird,
hebt er vom Ventilsitz ab und ermöglicht ein Abfließen von
Kraftstoff aus der unter Druck stehenden Ausgleichskammer in den
darüber
liegenden Hohlraum. Die Düsennadel
hebt infolge der Druckminderung ab und der Einspritzvorgang beginnt.
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Aus
DE 100 24 662 A1 ist
ein Steuerventil bekannt, das ein Stellglied aufweist und über einen Aktor
angesteuert wird. Der Aktor steht über das Stellglied mit einem
Ventilglied in Verbindung. Das Stellglied ist in Form eines längsbeweglichen
Ventilkolbens ausgebildet, der in der ersten zylinderförmigen Bohrung
oberhalb des Steuerraums angeordnet ist. Der Steuerraum ist über eine
Zulaufdrossel mit einer Kraftstoffleitung verbunden. Das Ventilglied
weist auf seiner Unterseite eine Druckfläche auf, die dem Steuerraum
zugewandt ist. Das Ventilglied ist an seinem oberen Ende kegelförmig ausgebildet
und dichtet darüber
den Steuerraum zum Ablaufkanal ab. Das Ventilglied weist eine Ablaufbohrung
auf, die von der Druckfläche
ausgeht und in eine Ablaufdrossel mit verkleinertem Querschnitt übergeht.
Der Steuerraum wird durch einen Steuerkolben begrenzt, der mit einer
Düsennadel
in Verbindung steht. Im Falle einer Einspritzung wird der Aktor
angesteuert und vergrößert dabei
seine Länge.
Dadurch wird das Ventilglied von seinem Dichtsitz abgehoben und
Kraftstoff kann abfließen.
Als Folge sinkt der Druck im Steuerraum, so dass sich die Düsennadel
in Richtung Steuerraum bewegt und eine Einspritzung erfolgen kann.
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Aufgrund
der Steuerimpulse des Aktors wechselt das Steuerventil zwischen
Offenstellungen und der Schließstellung.
Durch die Steuerventilbewegungen und den Kraftstofffluss kommt es
im hydraulischen Kreislauf des Einspritzventils zu Druckschwingungen.
Diesen Druckschwingungen ist das Steuerventil als Element im hydraulischen
Kreislauf des Einspritzventils unmittelbar ausgesetzt und wird durch
die Druckschwingungen in Schwingung versetzt. Die Schwingungen beeinflussen
die Mengengenauigkeit der Einspritzmenge und bewirken eine hohe
Empfindlichkeit der Drosselwirkung bezüglich der Hubschwankungen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil zu schaffen, das
präzise
steuerbar ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung durch ein Steuerventil
aus, das ein Ventilgehäuse
umfasst, in dem eine Ausnehmung ausgebildet ist. In der Ausnehmung
des Ventilgehäuses
ist ein Ventilkörper
axial beweglich angeordnet. Der Ventilkörper umfasst einen Schließkörper, der
in der Schließstellung
des Ventils dichtend an dem Sitzbereich anliegt, der in der Wandung
der Ausnehmung des Ventilgehäuses
ausgebildet ist. Außerhalb
der Schließstellung
wird ein Bereich zwischen dem Schließkörper und dem Sitzbereich des
Ventilkörpers freigegeben.
Ferner ist in dem Steuerventil ein Steuerraum ausgebildet, welcher
durch ein freies Volumen zwischen dem Ventilgehäuse und dem Ventilkörper gebildet
ist. Das freie Volumen erstreckt sich in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers, ausgehend von
dem Sitzbereich in die Ausnehmung hinein. Die Öffnungsrichtung ist die Richtung,
in die sich der Ventilkörper
bei Verlassen der Schließstellung
bewegt. Ein Zuführkanal
ist in dem Ventilgehäuse
ausgebildet, der in den Steuerraum mündet.
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Ferner
ist ein Dämpfungselement
so ausgebildet und angeordnet, dass es axiale Schwingungen des Ventilkörpers dämpft.
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Durch
das Dämpfungselement
werden axiale Schwingungen des Ventilkörpers gedämpft. Daraus ergibt sich der
Vorteil, dass eine Schwingungsanregung des Ventilkörpers erschwert
wird. Zudem reagiert der Ventilkörper
auf positive und negative Flanken der Druckschwingungen im hydraulischen
Kreislauf unempfindlicher, denn die Druckschwingungen im hydraulischen
Kreislauf werden durch das Dämpfungselement
gedämpft.
Es ergibt sich der Vorteil, dass die tatsächliche Position des Ventilkörpers aufgrund
der Dämpfung
deutlich geringeren Schwankungen unterliegt. Der Ventilkörper ist
deutlich präziser
dort positioniert, wo er sich gemäß seiner konstruktiven Auslegung
und dem Steuerzustand befinden soll. Das Steuerventil ist damit
präziser
steuerbar. Damit ist eine Steigerung der Güte des Ansteuerverhaltens im
Proportionalbetrieb verbunden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das Steuerventil zusammen mit
anderen Komponenten, zum Beispiel mit einer Düsennadel, betrieben wird. Da
die Druckschwingungen gedämpft
werden, unterliegen die hydraulisch gekoppelten Elemente geringen
Druckschwingungen. In Bezug auf die Düsennadel ergibt sich der Vorteil
eines präziser
steuerbaren Nadelhubs und einer präziser steuerbaren Einspritzmenge.
Eine bislang vorhandene stufenförmige
Mengenkennlinie, die das Einspritzvolumen in Abhängigkeit von der Einspritzzeit
darstellt, wird durch die Dämpfung
nahezu linear. Der stufenförmige
Verlauf ist bislang durch Schwingungen des Steuerventils und der
Düsennadel
entstanden. Die zuzumessende Kraftstoffmenge wird durch eine entsprechende
Zeitdauer zum Zumessen des Kraftstoffs eingestellt. Aufgrund der
Druckschwingungen kam es je nach Zeitpunkt des Schließenvorgangs
des Ventilkörpers
zu einer unterschiedlichen Stellung des Ventilkörpers und der Düsennadel.
Wenn eine positive Flanke der Druckschwingung auf den Ventilkörper getroffen
ist, benötigte
der Ventilkörper
einen kürzeren
Zeitabschnitt für
die Schließbewegung,
da die Schließbewegung
durch die Druckschwingung unterstützt wurde. Ist hingegen eine
negative Flanke auf den Ventilkörper
getroffen, hat er für
den Schließvorgang
einen längeren
Zeitab schnitt benötigt.
Durch die Dämpfung werden
die positiven und negativen Flanken gedämpft.
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Durch
die gedämpften
Schwingungen ergibt sich der Vorteil, dass der Einspritzvorgang
präziser steuerbar
ist, da die Zeitdauer für
das Zumessen von Kraftstoff präziser
eingestellt werden kann.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass durch die Dämpfung des Ventilkörpers bislang
vorhandene, durch den Ventilkörper
verursachte hochfrequente Schwingungen im Druckverlauf gedämpft werden.
Ohne das Dämpfungselement
wird der Ventilkörper
durch die Schwingungen im hydraulischen Kreislauf in Schwingung
versetzt und diese Schwingungen haben sich wieder auf den hydraulischen
Kreislauf übertragen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils weist der Ventilkörper zumindest
eine Drosselausnehmung auf, und ein Dämpfungselement das in axialer
Richtung des Ventilkörpers
in die Drosselausnehmung eingreift. Dieses Dämpfungselement ist so ausgebildet
und angeordnet, dass bei einer Bewegung des Ventilkörpers eine
Relativbewegung zwischen dem Dämpfungselement
und dem Ventilkörper
erfolgt, wobei das Dämpfungselement und
die Drosselausnehmung eine Drossel bilden. Die Drosselausnehmung
und das Dämpfungselement sind
bevorzugt so zu gestalten, dass sich Drosselausnehmung und Dämpfungselement
während der
gesamten axialen Bewegung überlappen.
Dies hat den Vorteil, dass bei axialer Bewegung des Ventilkörpers von
seiner Schließposition
in seine Offenposition eine Spaltdrosselung zwischen dem Dämpfungselement
und der Wandung des Ventilkörpers stattfindet.
Diese Spaltdrosselung bewirkt eine Dämpfung der axialen Bewegung.
Darüber
hinaus findet eine Volumenkompression des zwischen der Ausnehmung
und der Kontaktfläche
des Dämpfungselements
mit der Wandung des Ventilkörpers
eingesperrten Volumens statt. Die Spaltdrosselung und die Volumenkompression
haben den Vorteil, dass die Schwingungen des Ventilkörpers gedämpft werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils mündet die
Drosselausnehmung in den Steuerraum, und das eingebrachte Dämpfungselement
ist eine Kugel. Die Wandung der Drosselausnehmung weist einen kegelförmigen Sitzbereich
für die
Kugel auf. Dies hat den Vorteil, dass ein kegelförmiger Sitzbereich einfach
und billig herstellbar ist, sowie eine definierte Kontaktfläche zwischen der
Wandung der Drosselausnehmung und der Kugel vorliegt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils mündet die
Drosselausnehmung in den Steuerraum, und das eingebrachte Dämpfungselement
ist ein Kolben. Der Kolben ist so ausgebildet und angeordnet, dass
zwischen Kolben und Ventilkörper
ein definiertes Paarungsspiel entsteht. Dies hat den Vorteil, dass
das Dämpfungsverhalten über das
Paarungsspiel und die Größe des Kolbens
bestimmt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der
Aufbau sehr einfach und kostengünstig ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kolben an einer
Steuerraumwand des Steuerraums befestigt. Dies hat den Vorteil,
dass der Kolben bereits vor Montage des Ventilkörpers einfach und billig in
das Ventilgehäuse
eingebracht werden kann. Ferner kann das Ventilgehäuse in einfacher und
billiger Weise mit dem Kolben in einem Stück ausgebildet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils ist
der Kolben über
eine Feder mit dem Ventilkörper
gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass die Dämpfung des Ventilkörpers durch
die Spaltdrosselung erfolgt und der Kolben durch die Federkraft
in seine Ursprungsposition zurück
gedrückt wird.
Dadurch ist ein besser abgestimmtes Dämpfungsverhalten über das
Paarungsspiel zu erreichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils ist
in dem Ventilkörper
mindestens eine weitere Drossel ausgebildet, die die Drosselausnehmung
des Ventilkörpers
mit der ersten Ausnehmung des Ventilgehäuses hydraulisch koppelt. Der Kolben
greift in die Drosselausnehmung ein. Dies hat den Vorteil, dass
die Dämpfungscharakteristik über die
zusätzliche
Drossel und das Paarungsspiel genauer abgestimmt werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils weist
eine Steuerraumwand des Steuerraums zumindest in einem Bereich eine
Drosselausnehmung auf. Ferner weist der Ventilkörper zumindest in einem Bereich
ein Dämpfungselement auf,
das in axialer Richtung des Ventilkörpers in die Drosselausnehmung
eingreift. Dieses Dämpfungselement
ist so ausgebildet und angeordnet, dass bei einer Bewegung des Ventilkörpers eine
Relativbewegung zwischen dem Dämpfungselement
und der Steuerraumwand erfolgt, wobei das Dämpfungselement und die Drosselausnehmung
eine Drossel bilden. Dabei ist die Drosselausnehmung und das Dämpfungselement
bevorzugt so zu gestalten, dass sich Drosselausnehmung und Dämpfungselement während der
gesamten axialen Bewegung überlappen.
Dies hat den Vorteil, dass bei axialer Bewegung des Ventilkörpers von
seiner Schließposition
in seine Offenposition eine Spaltdrosselung zwischen dem Dämpfungselement
und der Wandung des Ventilkörpers
stattfindet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils ist
ein Dämpfungselement
so ausgebildet und angeordnet, dass er zwischen dem Ventilkörper und
dem Ventilgehäuse
eingebracht ist und beide miteinander mechanisch koppelt. Dies hat
den Vorteil, dass über
die Materialeigenschaft des Dämpfungselements
einfach und billig der gewünschte Dämpfungseffekt
erreicht werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils ist
das Dämpfungselement
zwischen dem Ventilkörper
und der Steuerraumwand eingebracht. Dies hat den Vorteil, dass das
Dämpfungselement
einfach und billig herstellbar ist, die Montage einfach und billig
ist und die Dämpfungseigenschaft über die
Elastizität
des Dämpfungselements
bestimmt werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils weist
der Ventilkörper
zumindest eine Dämpfungselementausnehmung
auf, in die das Dämpfungselement
eingreift. Dies hat den zusätzlichen
Vorteil, dass über
das größere Volumen
des eingebrachten Dämpfungselements
ein Material mit geringerer Elastizität gewählt werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils weist
die Steuerraumwand zumindest eine zweite Dämpfungselementausnehmung auf,
in die das Dämpfungselement
eingreift. Dies hat den zusätzlichen
Vorteil, dass über
das größere Volumen
des eingebrachten Dämpfungselements
ein Material mit geringerer Elastizität gewählt werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerventils weist
das Dämpfungselement
zumindest eine dritte Dämpfungselementausnehmung auf,
in die der Ventilkörper
eingreift. Das Dämpfungselement
wird in die zwei Dämpfungselementausnehmungen
eingebracht. Dies hat den zusätzlichen
Vorteil, dass der Ventilkörper
durch das Dämpfungselement
in seiner axialen Bewegung geführt
wird.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil
mit einem Ventilgehäuse,
das das Steuerventil umfasst. Eine Düsennadel ist in dem Ventilgehäuse angeordnet.
In einer Schließposition
unterbindet die Düsennadel
einen Fluidfluss durch ein Einspritzloch und gibt diesen ansonsten
frei. Ein solches Einspritzventil hat den Vorteil, dass der Fluidfluss
durch das Einspritzloch präzise
und zuverlässig
gesteuert werden kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch ein Steuerventil,
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2 einen
Längsschnitt
durch ein Einspritzventil mit dem Steuerventil gemäß 1
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3 eine
erste Ausführungsform
eines Dämpfungselements,
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4 eine
zweite Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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5 eine
dritte Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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6 eine
vierte Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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7 eine
fünfte
Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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8 eine
sechste Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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9 eine
siebte Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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10 eine
achte Ausführungsform
des Dämpfungselements,
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11 eine
neunte Ausführungsform
des Dämpfungselements
und
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12 eine
zehnte Ausführungsform
des Dämpfungselements.
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13 eine
elfte Ausführungsform
des Dämpfungselements.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
ein Steuerventil mit einem Ventilgehäuse 1, einer Ausnehmung 2 und
einem Ventilkörper 3.
Das Ventilgehäuse 1 ist
mit einer Ausnehmung 2 ausgebildet. Der Ventilkörper 3 ist
in der Ausnehmung 2 des Ventilgehäuses 1 axial beweglich
angeordnet. Der Ventilkörper 3 hat einen
Schließkörper 4,
der in der Schließstellung
des Ventils dichtend an einem Sitzbereich 5 anliegt. Der
Sitzbereich 5 ist in der Wandung der Ausnehmung 2 des
Ventilgehäuses 1 ausgebildet
ist. Außerhalb
der Schließstellung
wird ein Bereich zwischen dem Schließkörper 4 und dem Sitzbereich 5 des
Ventilkörpers 2 freigegeben.
Das freie Volumen zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Ventilkörper 3 bildet
den Steuerraum 6, der sich in Öffnungsrichtung des Ventilkörpers 3 ausgehend von
dem Sitzbereich 5 in die Ausnehmung 2 hinein erstreckt.
Ein Zuführkanal 7 mündet in
den Steuerraum 6 und ist vorgesehen zum Zuführen von
Fluid. Weiterhin weist das Steuerventil ein Dämpfungselement 11 auf,
das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es axiale Schwingungen
des Ventilkörpers dämpft. Das
Dämpfungselement 11 ist
bevorzugt in Öffnungsrichtung
unterhalb des Ventilkörpers
oder seitlich davon angeordnet.
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2 zeigt
einen Teil eines Einspritzventils mit einem Steuerventil gemäß 1,
in dessen Ventilgehäuse 1 sich
eine Aktorplatte 12, eine Ventilplatte 13 und
eine Zwischenplatte 14 befinden, die über eine Düsenspannmutter 24 zusammen
montiert sind. Die Aktorplatte 12, die Ventilplatte 13 und
die Zwischenplatte 14 sind ferner mit einer Hochdruckbohrung 16 versehen,
die vorgesehen ist zum Koppeln mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher.
Das Einspritzventil umfasst ferner eine Zuführungsbohrung 15,
eine Drossel 17 und den Steuerraum 6, die kommunizierend
miteinander gekoppelt sind. Die Zuführungsbohrung 15 leitet
Kraftstoff unter hohem Druck durch die Drossel 17 in den
Steuerraum 6. An den Steuerraum 6 grenzt eine
Düsennadel 18,
die sich in einer Düsennadelausnehmung 32 der
Zwischenplatte 14 befindet.
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Ferner
umfasst das Einspritzventil einen Stellantrieb, der bevorzugt als
ein Piezoaktuator 8 ausgestaltet ist. Es umfasst ferner
den Ventilkörper 3, einen
Ventilpilz 29 und eine Ventilfeder 20, die axial aneinandergrenzen.
Der Piezoaktuator 8 wirkt in axialer Richtung auf eine
Bodenplatte 9, einen Hubzapfen 10 und auf den
Ventilpilz 29, der den Ventilkörper 3 von seinem
Sitzbereich 5 abhebt, wenn der Piezoaktuator 8 so
angesteuert wird, dass er sich axial verlängert. Der Kraftstoff kann
dann aus dem Steuerraum 6 in einen Niederdruckkreis, der
nicht dargestellt ist, abfließen.
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Wird
der Piezoaktuator 8 so angesteuert, dass er sich axial
verkürzt,
so drückt
die Ventilfeder 20 den Ventilpilz 29 gegen den
Sitzbereich 5, der Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 6 vermindert sich,
so dass sich über
die Hochdruckbohrung 16 und die Drossel 17 in
dem Steuerraum 6 ein hoher Kraftstoffdruck aufbaut und über den
Kraftstoffdruck im Steuerraum der Ventilkörper 3 in den Sitzbereich 5 gedrückt wird.
Der Kraftstoffabfluss wird bis zur nächsten Ansteuerung unterbrochen.
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Die
Position der Düsennadel 18 hängt ab von der
Kräftebilanz
der Kraft, die durch die Ventilfeder 20 hervorgerufen wird,
den im Steuerraum 6 herrschenden Druck, der über eine
Endfläche 32 der
Düsennadel 18 eine
Kraft einkoppelt, die schließend
auf die Düsennadel 18 wirkt,
und einer Kraft, die durch den Fluiddruck in einem Bereich eines
Hochdruckabsatzes und der Düsennadelspitze
der Düsennadel 18 entgegengesetzt
der Schließrichtung
der Düsennadel 18 wirkt.
In der Schließstellung
ist die Summe der Kräfte
der Ventilfeder 20 und der im Steuerraum eingekoppelten
Kraft größer als
die Summe der Kräfte, die
entgegen der Schließrichtung
wirken.
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Wird
der Piezoaktuator 8 so angesteuert, dass er sich axial
verlängert
und sich der Ventilkörper 3 von
seinem Sitzbereich 5 abhebt, sinkt der Druck in dem Steuerraum 6 durch
Abfluss von Kraftstoff in den Niederdruckkreis. Die Summe der entgegen
der Schließrichtung
wirkenden Kräfte
wird größer als
die Summe der in Schließrichtung
wirkenden Kräfte.
Die Düsennadel 18 wird
von ihrem Sitzbereich der Düsennadel
abgehoben. Der Kraftstoff strömt
dann durch mindestens eine Einspritzdüse in den Verbrennungsraum
des Zylinders einer Brennkraftmaschine.
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Wird
der Piezoaktuator 8 so angesteuert, dass er sich axial
verkürzt,
kann sich in dem Steuerraum 6 wieder ein hoher Kraftstoffdruck
aufbauen. Die durch den steigenden Druck auf die Endfläche 32 der
Düsennadel 18 eingekoppelte
Kraft wird größer. Übersteigt
die Summe der in Schließrichtung
wirkenden Kräfte
die Summe der entgegen der Schließrichtung wirkenden Kräfte, schließt sich
die Düsennadel.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
des Dämpfungselements.
Der Ventilkörper 3 weist
eine kegelförmige
Drosselausnehmung 22 auf, die in den Steuerraum 6 mündet. In
dem Bereich zwischen Drosselausnehmung 22 und Steuerraumwand 30 greift
eine Kugel 23 in axialer Richtung in die Drosselausnehmung 22 ein.
Die axiale Bewegung des Ventilkörpers 3 liegt
typischer Weise in einem Bereich von ca. 30 μm, so dass die Kugel zwischen
der Steuerraumwand 30 und der Drosselausnehmung 22 in
dem Fluid schwebt und eingesperrt ist. Bei einer Bewegung des Ventilkörpers 3 in
axialer Richtung findet eine Relativbewegung zwischen der Kugel 23 und
dem Ventilkörper 3 statt.
Dabei wird das in der Drosselausnehmung 22 befindliche
Fluid durch das Eindringen der Kugel 23 verdichtet. Dabei
wird zum einen der Effekt der Spaltdrosselung ausgenutzt. Das in
der Drosselausnehmung 22 befindliche Fluid wird aus der
Drosselausnehmung 22 zwischen der Kugel 23 und
der Wandung der Drosselausnehmung 22 hindurchgepresst.
Zum anderen wird das verbleibende Fluid in der Drosselausnehmung 22 zwischen Ventilkörper 3 und
Kugel 23 komprimiert und es setzt eine Volumenkompression
ein.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Dabei weist die Drosselausnehmung 22, die in den Steuerraum 6 mündet, einen
kegelförmigen
Sitzbereich für
die Kugel auf. Die Drosselausnehmung 22 kann in ihrer weiteren Erstreckung
eine beliebige Form annehmen, bevorzugt ein zylindrische Form. Dadurch
wird erreicht, dass das eingesperrte Volumen zwischen Drosselausnehmung 22 und
Kugel 23 größer wird
und ein höherer
Dämpfungsgrad
erreicht werden kann.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Der Ventilkörper 3 weist eine
zylindrische Drosselausnehmung 22 auf, in die ein Kolben 25 eingreift.
Der Kolben 25 ist so ausgebildet und angeordnet, dass bei
einer Bewegung des Ventilkörpers 3 zwischen
dem Kolben 25 und der Drosselausnehmung 22 ein
definiertes Paarungsspiel entsteht. Das Paarungsspiel weist bevorzugt Werte
zwischen 2 bis 10 μm
auf. Über
dieses Paarungsspiel kann die Spaltdrosselung und damit das Dämpfungsverhalten
eingestellt werden. Darüber
hinaus wird über
die Eintauchtiefe des Kolbens 25 in die Drosselausnehmung 22 des
Ventilkörpers 3 die Dämpfung beeinflusst.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Im Unterschied zu 5 ist der Kolben 25 über eine
Feder 26 mit dem Ventilkörper 3 verbunden.
Das Dämpfungsprinzip
beruht wieder auf dem Prinzip der Spaltdrosselung. Das Paarungsspiel
zwischen Kolben 25 und Drosselausnehmung 22 in
dem Ventilkörper 3 beträgt 2 bis
10 μm. Die
Feder 26 koppelt den Kolben 25 mit dem Ventilkörper 3 und übt Kraft
auf diesen aus, die so gerichtet ist, dass der Kolben ohne eine
Einwirken sonstiger Kräfte
aus der Drosselausnehmung herausgedrückt wird.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Im Unterschied zur Ausführungsform
in 5 befindet sich mindestens eine zusätzliche
Drossel 27 in dem Ventilkörper 3, die die Drosselausnehmung 22 mit
der Ausnehmung 2 des Ventilgehäuses 1 hydraulisch
koppelt. Das durch das Eindringen des Kolbens 25 in die
Drosselausnehmung 22 verdrängte Fluid wird zum einen über die Spaltdrosselung
in den Steuerraum 6 und zum anderen durch die Drossel 27 gepresst.
Der Einsatz von einer weiteren Drossel kann je nach gewünschtem Dämpfungsverhalten
günstig
sein.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Die Steuerraumwand 30 weist eine zylindrische Drosselausnehmung 22 auf, in
die ein Kolben 25 eingreift. Der Kolben 25 ist
so ausgebildet und angeordnet, dass bei einer Bewegung des Ventilkörpers 3 zwischen
dem Kolben 25 und der Drosselausnehmung 22 ein
definiertes Paarungsspiel entsteht. Das Paarungsspiel weist bevorzugt
Werte zwischen 2 bis 10 μm
auf. Über
dieses Paarungsspiel kann die Spaltdrosselung und damit das Dämpfungsverhalten
eingestellt werden. Darüber
hinaus wird über
die Eintauchtiefe des Kolbens 25 in die Drosselausnehmung 22 des
Ventilkörpers 3 die
Dämpfung
beeinflusst.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Dämpfungselements.
Dabei ist ein Dämpfungselement 21 zwischen
die Steuerraumwand 30 und den Ventilkörper 3 eingebracht.
Das Dämpfungselement 21 koppelt
den Ventilkörper 3 mit
der Steuerraumwand 30 mechanisch. Die Dämpfung wird entscheidend durch
die Materialauswahl und die Materialbeschaffenheit des eingebrachten
Dämpfungselements 21 bestimmt.
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Die 10 und 11 zeigen
weitere Ausführungsformen
des Dämpfungselements.
In 10 weist der Ventilkörper 3 eine erste
Dämpfungselementausnehmung 40 und
in 11 die Steuerraumwand 30 eine zweite
Dämpfungselementausnehmung 41 auf.
Der Vorteil dieser Ausführungsformen liegt
darin, dass das Dämpfungselement 21 mit
einer größeren Bauhöhe eingebracht
werden kann. In der Folge kann das Dämpfungselement 21 aus
einem Material mit einer geringeren Elastizität bestehen.
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Die 12 zeigt
eine weitere Ausführungsform
des Dämpfungselements.
Dabei weist die Steuerraumwand 30 eine erste Dämpfungselementausnehmung 41 auf,
in die der Dämpfungselement 21 eingebracht
ist. Der Dämpfungselement 21 weist selbst
mindestens eine dritte Dämpfungselementausnehmung 43 auf,
in die der Ventilkörper 3 eingreift.
Dabei wird der Ventilkörper 3 durch
die dritte Dämpfungselementausnehmung 43 in
dem Dämp fungselement 21 geführt. Darüber hinaus
kann über die
Bauhöhe
des Dämpfungselements 21 die
Dämpfung
beeinflusst werden.
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Die 13 zeigt
eine weitere Ausführungsform
des Dämpfungselements.
Dabei weist die Steuerraumwand 30 eine erste Dämpfungselementausnehmung 40 und
der Ventilkörper 3 zweite
Dämpfungselementausnehmung 41 auf.
In die erste Dämpfungselementausnehmung 40 und
die zweite Dämpfungselementausnehmung 41 greift
das Dämpfungselement 21 ein
und führt
den Ventilkörper 3.