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Die
Erfindung betrifft einen Stoß-
oder Schwingungsdämpfer,
der zumindest zwei, mit einem Dämpfungsfluid
gefüllte
Arbeitsräume
hat, die über zumindest
einen Strömungswiderstand
miteinander kommunizieren, und der einen im Stoß- oder Schwingungsdämpfer verschieblich
geführten
Arbeits- oder Dämpfungskolben
aufweist, dessen Schiebebewegung das Dämpfungsfluid zwischen den miteinander kommunizierenden
Arbeitsräumen über den
wenigstens einen Strömungswiderstand
bewegt.
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Man
hat bereits verschiedene hydraulische Teleskop-Stoßdämpfer geschaffen,
bei denen ein Dämpfungskolben
in einem Zylinder verschieblich geführt ist und zwei ölgefüllte Arbeitsräume voneinander
trennt, wobei das vom Dämpfungskolben
in einem der Arbeitsräume
verdrängte Öl durch
kleine Bohrungen oder Ventile in den jeweils anderen Arbeitsraum
bewegbar ist. Dabei ist durch Verändern des Durchströmungswiderstands
für das Öl beim Hin-
und Herbewegen des Kolbens eine Anpassung an die Fahrzeugeigenschaften
möglich.
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Bei
den vorbekannten Stoß-
und Schwingungsdämpfern werden
die zur Zugstufen-Dämpfung vorgesehenen
Ventile bislang mit steigendem Öldruck
weiter geöffnet. Öldruck und Ölgeschwindigkeit sind
generell proportional zueinander. Bei den für Zweiräder und insbesondere für Fahrräder vorgesehenen
Stoßdämpfern,
soweit diese eine verstellbare Zugstufendämpfung aufweisen, wird diese
Zugstufendämpfung
regelmäßig so schnell
eingestellt, dass der Stoßdämpfer bei
kleinen Schlägen
sehr schnell ausfedern kann und vor dem nächsten Schlag wieder voll ausgefedert
ist. Dabei kann es den Fahrer jedoch nach vorne über den Lenker katapultieren,
wenn die Zugstufe des Stoßdämpfers derart
schnell eingestellt ist und der Stoßdämpfer nach einem Sprung rasch und
vollständig
durchfedern kann.
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Viele
Fahrer gehen deshalb – insbesondere bei
Talfahrt mit Sprunghindernissen – einen Kompromiss ein, indem
sie ihre Zugstufe im langsamen Bereich justieren. Dies bringt als
Vorteil die Sicherheit, bei großen
Sprüngen
nicht über
den Lenker katapultiert zu werden, hat aber auch den starken Nachteil zur
Folge, dass die Federung sehr unsensibel wird, weil die Federung
bei schnell aufeinander folgenden Stößen nicht mehr ausfedern kann
und in einem schon komprimierten und dadurch unsensiblen Zustand
verbleibt.
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Es
besteht daher die Aufgabe, einen Stoß- oder Schwingungsdämpfer der
eingangs erwähnten Art
zu schaffen, der bei kleinen Stößen rasch
ausfedert und nach großen
Sprüngen
die Ausfedergeschwindigkeit demgegenüber stark verlangsamt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht bei dem Stoß-
oder Schwingungsdämpfer der
eingangs erwähnten
Art insbesondere darin, dass der zur Zugstufendämpfung bestimmte Strömungswiderstand
einen Steuerspalt hat, dessen Durchtrittsquerschnitt sich mit steigendem
Druck des durchströmen den
Fluids zunehmend verengt. Der bei dem erfindungsgemäßen Stoß- oder
Schwingungsdämpfer
verwendete Strömungswiderstand
ist als Zugstufenventil ausgestaltet, welches bei steigender Ölgeschwindigkeit
und somit steigendem Öldruck
den Öffnungsquerschnitt
im Steuerspalt verkleinert, statt diesen wie herkömmlich zu
vergrößern. Dies
ergibt ein zunächst
stark gedämpftes
Ausfedern, welches nach und nach schneller wird. Der erfindungsgemäße Stoß- oder
Schwingungsdämpfer zeichnet
sich somit über
alle Einsatzfälle
hinweg durch eine sensible Federung aus, wobei auch bei großen Sprüngen dennoch
nicht die Gefahr besteht, dass der Stoß- oder Schwingungsdämpfer mit übergroßer Kraft
und/oder Geschwindigkeit wieder ausfedert.
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Dabei
sieht eine bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
vor, dass der Steuerspalt des wenigstens einen, zur Zugstufendämpfung bestimmten
Strömungswiderstandes
durch zwei relativ zueinander bewegliche Teile begrenzt ist, von
denen ein Teil zumindest bereichsweise mit steigendem Druck des
durchströmenden
Fluids unter Verengung des Steuerspalts gegen den anderen Teil bewegbar ist.
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Zweckmäßig ist
es, wenn der Steuerspalt bei einem definierten Druck des Fluids
bis auf eine minimale Spaltöffnung
verschließbar
ist. Um die Federeigenschaften auch des erfindungsgemäßen Stoß- oder
Schwingungsdämpfers
variieren zu können, wird
eine Ausführungsform
bevorzugt, bei der die minimale Spaltöffnung des Steuerspalts mittels
eines Steuerspalt-Anschlages veränderbar
ist.
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Dabei
sieht eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform
gemäß der Erfindung vor,
dass die Stellbewegung des beweglichen Teils mittels eines verstellbaren
Steuerspalt-Anschlages variabel begrenzbar ist.
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Eine
Weiterbildung gemäß der Erfindung
besteht darin, dass ein federelastisches Teil vorgesehen ist, welches
mit steigendem Druck des Fluids gegen einen Regelkörper bewegbar
ist und dass das federelastische Teil und der Regelkörper den
Steuerspalt begrenzen.
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Dabei
kann es vorteilhaft sein, wenn das federelastische Teil einen sich
in Richtung zum federelastischen Teil verjüngenden Regelkörper ringförmig umschließt.
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Möglich ist
aber auch, dass der Regelkörper als
eine sich in Durchströmrichtung
verjüngende Querschnittsverengung
ausgebildet ist und dass ein scheibenförmiges federelastisches Teil
unter dem steigenden Druck des Fluids zumindest mit seinem Umfangsrandbereich
derart gegen die Querschnittsverengung bewegbar ist, dass sich der
zwischen Querschnittsverengung und federelastischem Teil begrenzte
Steuerspalt zunehmend verengt.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung
sieht vor, dass an einer Kegel- oder Konusfläche zumindest eine Durchlassöffnung für das Fluid
vorgesehen ist, und dass an dem Konus beziehungsweise Kegel oder
Kegelstumpf ein federelastisches Teil gehalten ist, welches unter
dem Druck des Fluids gegen die zumindest eine Durchlassöffnung bewegbar
ist.
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Ein
anderer Vorschlag gemäß der Erfindung von
eigener schutzwürdiger
Bedeutung sieht vor, dass ein sich in Durchströmrichtung verjüngender Regelkörper vorgesehen
ist, der unter dem Druck des Fluids gegen die Rückstellkraft eines Rückstellelementes
derart in Richtung zu einer Durchlassöffnung für das Fluid bewegbar ist, dass
sich mit zunehmendem Druck des Fluids der Steuerspalt zwischen Regelkörper und
Durch lassöffnung
verengt.
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Dabei
kann der Regelkörper
kugel-, kugelsegment-, kegel-, oder kegelsegmentförmig ausgestaltet
sein.
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Das
Rückstellelement
kann aus einem gummielastischen Material hergestellt sein. Bevorzugt wird
jedoch eine Ausführungsform,
bei der das Rückstellelement
als Rückstellfeder
ausgestaltet ist.
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Nachstehend
sind verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigt in
zum Teil schematisierter Darstellung:
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1 einen
im Schnitt dargestellten Teleskop-Stoßdämpfer mit einem, in einem Zylinder
verschieblich geführten
Dämpfungskolben,
der den Zylinder in zwei ölgefüllte Arbeitsräume unterteilt,
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2 einen
ebenfalls im Schnitt dargestellten Stoßdämpfer, der zwei räumlich voneinander
getrennte Arbeitsräume
hat, wobei in einem der Arbeitsräume
ein Dämpfungskolben
verschieblich geführt
ist und wobei die Arbeitsräume über einen
Strömungswiderstand
miteinander kommunizieren,
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3 einen
als Zugstufenventil ausgebildeten Strömungswiderstand, der mit steigendem
Druck des durchströmenden
Fluids zunehmend einen Steuerspalt verengt, wobei der Steuerspalt
von einem federelastischen Teil begrenzt ist, welches einen konischen
oder kegelförmigen
Regelkörper
ringförmig umschließt.
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4 einen
als Zustufenventil vorgesehenen Strömungswiderstand, der ein scheibenförmiges federelastisches
Teil aufweist, das unter dem Druck des Fluids gegen zumindest eine
Durchlassöffnung für das Fluid
bewegbar ist,
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5 einen
als Zugstufenventil ausgestalteten Strömungswiderstand, der eine als
Regelkörper dienende
Querschnittsverengung aufweist, in deren Bereich ein federelastisches
Element derart angeordnet ist, dass das federelastische Teil unter
dem Druck des Fluids den Steuerspalt zwischen Querschnittsverengung
und federelastischem Teil zunehmend verengt,
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6 einen
als Zugstufenventil wirksamen Strömungswiderstand mit einem kugelförmigen Regelkörper, der
unter dem Druck des Fluids gegen die Kraft eines Rückstellelements
zunehmend gegen den eine Durchlassöffnung begrenzenden Randbereich
bewegbar ist und
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7 ein
mit 6 vergleichbares Zugstufenventil, dessen Regelkörper hier
kegelstumpfförmig
oder konisch ausgestaltet ist.
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In 1 ist
ein Einrohr-Gasdruckdämpfer 1 mit
einem Dämpfungskolben 2 dargestellt,
welcher Dämpfungskolben 2 in
einem Zylinder 3 verschieblich geführt ist. Der Dämpfungskolben 2 unterteilt
den Zylinder 3 in zwei ölgefüllte Arbeitsräume 4, 5.
Wird über
die Kolbenstange 6 ein Druck auf den Dämpfungskolben 2 ausgeübt, führt der
Dämpfungskolben 2 im
Zylinder 3 einen Abwärtshub
aus und verdrängt während dieser
Druckstufe dabei Öl
durch ein Rückschlagventil 7 in
den oberen Arbeitsraum. Für
den Ausgleich des Kolbenstangenvolumens wird kein besonderer Behälter benötigt; vielmehr
erfolgt der Ausgleich durch ein Gaspolster 8 an dem der
Kolbenstange abgewandten Stirnendbereich des Zylinders 3,
wobei das unter Druck stehende Gaspolster 8 beim Abwärtsgehen
des Arbeits- oder
Dämpfungskolbens 2 durch
das von der Kolbenstange 6 verdrängte Öl zusammengepresst und höher verdichtet wird.
Führt der
Dämpfungskolben 2 während der Zugstufe
einen Aufwärtshub
durch, kann das Öl durch
ein anderes, ebenfalls im Kolbenboden angeordnetes Zugstufenventil 9 vom
unteren Arbeitsraum 5 in den oberen Arbeitsraum 4 ausweichen.
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In 2 ist
ein Stoßdämpfer 10 dargestellt, der
zwei räumlich
voneinander getrennte Arbeitsräume 4, 5 hat.
In einem dieser Arbeitsräume 4, 5 ist
der Arbeits- oder Dämpfungskolben 2 vorgesehen,
der bei einem Abwärtshub
während
der Druckstufe das Öl
von dem einen Arbeitsraum in den anderen Arbeitsraum bewegt. Bei
einem Aufwärtshub
des Dämpfungskolbens 2 in
seine Ausgangsstellung wird das Öl über einen
Strömungsdämpfer 9 wieder
in den den Dämpfungskolben 2 aufweisenden
Arbeitsraum 4 bewegt.
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Aus
den 1 und 2 wird deutlich, dass der Volumenstrom
des in den Arbeitsräumen 4, 5 befindlichen
Fluids, das meist Öl
sein wird, durch entsprechende Strömungswiderstände fließen muss.
In den 3 bis 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines als Zugstufenventil 9 ausgestalteten Strömungswiderstands
dargestellt. Die in den 3 bis 7 dargestellten
und zur Zugstufendämpfung bestimmten
Strömungswiderstände weisen
einen Steuerspalt 11 auf, dessen Durchtrittsquerschnitt sich
mit steigendem Druck des durchströmenden Fluids zunehmend verengt.
Die mit einem der in den 3 bis 7 dargestellten
Zugstufenventile 9 ausgestatteten Stoß- oder Schwingungsdämpfer 1, 10 zeichnen
sich über
alle Einsatzfälle hinweg
durch eine sensible Federung aus, wobei selbst bei starken Sprüngen oder
Stößen nicht
die Gefahr besteht, dass der Stoß- oder Schwingungsdämpfer 1, 10 mit übergroßer Geschwindigkeit
und/oder Kraft ausfedert. Vielmehr wird bei den in den 3 bis 7 dargestellten
Strömungswiderständen bei
steigender Ölgeschwindigkeit
der Steuerspalt 11 und somit der Öffnungsquerschnitt derart verkleinert,
dass sich zunächst
ein stark gedämpftes
Ausfedern ergibt, welches erst nach und nach schneller wird.
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Aus
den 3 bis 7 wird deutlich, dass der Steuerspalt 11 des
wenigstens einen, zur Zugstufendämpfung
bestimmten Strömungswiderstandes 9 durch
zwei relativ zueinander bewegliche Teile 12, 13,
beziehungsweise 14, 17 begrenzt ist, von denen ein
Teil 12, 14 mit steigendem Druck des durchströmenden Fluids
zumindest bereichsweise unter Verengung des Steuerspalts gegen den
anderen Teil 13, 17 bewegbar ist. Dabei kann der
Steuerspalt 11 bei einem definierten Druck des Fluids vollständig oder bis
auf einen minimale Spaltöffnung
verschließbar sein.
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Bei
den in den 3, 4 und 5 dargestellten
Zugstufenventilen 9 wird der Steuerspalt durch ein federelastisches
Teil 12 begrenzt, welches mit steigendem Druck des Fluids
gegen einen Regelkörper 13 bewegbar
ist.
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Dabei
wird bei dem in 3 dargestellten Zugstufenventil 9 ein
sich in Richtung zum federelastischen Teil 12 verjüngender
Regelkörper 13 mit
Abstand ringförmig
umschlossen. Aus 3 wird deutlich, dass der den
beispielsweise im Kolben ortsfeste Regelkörper 13 ringförmig umschließende federelastische
Teil 12 durch den Druck des zwischen den Arbeitsräumen 4, 5 fließenden Fluids
zunehmend gegen den Regelkörper 13 gepresst
wird, derart, dass sich der Abstand zwischen dem die Ringöffnung begrenzenden
Umfangsrandbereich des federelastischen Teils 12 einerseits
und des Regelkörpers 13 andererseits
vermindert und der Steuerspalt 11 entsprechend verkleinert.
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Das
in 4 dargestellte Zugstufenventil 9 weist
an einer Kegel- oder Konusfläche 13 zumindest eine
Durchlassöffnung 14 für das Fluid
auf. An dem die Durchlassöffnungen 14 aufweisenden
Konus beziehungsweise Kegel oder Kegelstumpf 13 ist ein scheibenförmiges federelastisches
Teil 12 gehalten, welches unter dem Druck des Fluids gegen
die zumindest eine Durchlassöffnung 14 bewegbar
ist. Wird bei einem starken Ausfedern des Stoß- oder Schwingungsdämpfers 1, 10 das
in den Arbeitsräumen 4, 5 befindliche Öl unter
hohem Druck zurückbewegt,
so wird das in der zwischen den Arbeitsräumen 4, 5 vorgesehene
Verbindung befindliche Zugstufenventil 9 derart von dem
in Pfeilrichtung Pf 1 wirkenden Öldruck
belastet, dass sich das scheibenförmige federelastische Teil 12 in
Richtung zu den Durchlassöffnungen 14 bewegt
und den Steuerspalt 11 zwischen den Durchlassöffnungen 14 und
dem federelastischen Teil 12 verengt.
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Bei
dem in 5 dargestellten Zugstufenventil 9 ist
der Regelkörper
als eine sich in Durchströmrichtung
verjüngende
Querschnittsverengung 13 ausgebildet. Im Bereich dieser
Querschnittsverengung 13 ist ein vorzugsweise scheibenförmiges federelastisches
Teil 12 angeordnet, das mit steigendem Druck des Fluids
zumindest mit seinem Umfangsrandbereich derart gegen die Querschnittsverengung 13 bewegt
wird, dass sich der zwischen Querschnittsverengung 13 und
federelastischem Teil 12 begrenzte Steuerspalt 11 ebenfalls
zunehmend verengt.
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Die
in den 6 und 7 dargestellten Zugstufenventile 9 weisen
einen sich in Durchströmrichtung
verjüngenden
Regelkörper 15 auf,
der unter dem Druck des Fluids gegen die Rückstellkraft eines hier als
Rückstellfeder 16 ausgestalteten
Rückstellelementes
derart in Richtung zu einer Durchlassöffnung 17 für das Fluid
bewegt werden kann, dass sich mit zunehmendem Druck des Fluids der
Steuerspalt 11 zwischen Regelkörper 15 und Durchlassöffnung 17 verengt.
Während
der Regelkörper 17 des
in 7 abgebildeten Zugstufenventils 9 kegel-
oder kegelsegmentförmig
ausgestaltet ist, ist der Regelkörper 17 bei
dem in 7 abgebildeten Strömungswiderstand kugelförmig ausgestaltet.
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Bei
einem Vergleich der 6 und 7 einerseits
und der 3, 4 und 5 andererseits
wird deutlich, dass bei dem in den 6 und 7 dargestellten
Zugstufenventilen 9 der Steuerspalt 11 bis auf
eine minimale Spaltöffnung
verschlossen werden kann. Diese minimale Spaltöffnung ist mittels eines Steuerspalt-Anschlags 18 veränderbar. Dabei kann die Stellbewegung des beweglichen
Teils 14 mittels eines verstellbaren Steuerspalt-Anschlags 18 variabel
begrenzt und auf diese Weise die Federungseigenschaften des Stoß- oder Schwingungsdämpfers 1, 10 insbesondere
während der
Zugphase individuell angepasst werden.