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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Stoßdämpfer, wie
beispielsweise hydraulische Stoßdämpfer, die einen
Fluiddruck nutzen.
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Im
Allgemeinen sind hydraulische Stoßdämpfer der
Zylinderart, die an Aufhängungssystemen von Automobilen
oder anderen Fahrzeugen angebracht sind, wie folgt aufgebaut. Ein
Kolben, der mit einer Kolbenstange verbunden ist, ist gleitbar in einen
Zylinder eingepasst, der darin abgedichtet ein Hydraulikfluid aufweist.
Der Kolben ist mit einem Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus
vorgesehen, der eine Düse und ein Scheibenventil enthält. Der
Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus erzeugt eine Dämpfungskraft
durch Steuern des Flusses des Hydraulikfluids, durch die Düse
und das Scheibenventil, der durch eine gleitende Bewegung des Kolbens
in dem Zylinder induziert wird, die durch ein Ausziehen und eine
Kontrahierung des Kolbens in dem Zylinder bewirkt wird.
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Wenn
die Kolbengeschwindigkeit klein ist (d. h. in einem Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich) erzeugt
die Düse eine Dämpfungskraft von Düsencharakteristika
(in der die Dämpfungskraft ungefähr proportional
zum Quadrat der Kolbengeschwindigkeit ist). Wenn die Kolbengeschwindigkeit
groß ist (d. h. in einem Hochkolbengeschwindigkeitsbereich)
wird das Scheibenventil ausgelenkt (um sich zu öffnen,
wodurch eine Dämpfungskraft der Ventilcharakteristika erzeugt
wird (in der die Dämpfungskraft ungefähr proportional
zur Kolbengeschwindigkeit ist). Der herkömmliche hydraulische
Stoßdämpfer ermöglicht ein Einstellen
der Dämpfungskraftcharakteristika sowohl für den
Niedrig-, mittleren als auch den Hochkolbengeschwindigkeitsbereich.
Für den Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich werden die
Dämpfungskraftcharakteristika auf der Basis des Düsenflächenbereichs
eingestellt. Für den mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
werden die Dämpfungskraftcharakteristika auf der Basis
der Biegungsfestigkeit des Scheibenventils festgelegt, wenn und
nachdem dieses geöffnet hat. Für den Hochkolbengeschwindigkeitsbereich
werden die Dämpfungskraftcharakteristika auf der Basis
der Biegungsfestigkeit des Scheibenventils, nachdem dieses geöffnet
hat, oder basierend auf dem Querschnittsflächenbereich
(Durchflusswegflächenbereich) eines Durchgangs, der in dem
Kolben vorgesehen ist, festgelegt.
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Für
diese Art des hydraulischen Stoßdämpfers ist es
wünschenswert, lineare Dämpfungskraftcharakteristika
von dem Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich bereitzustellen und
den Dämpfungskraftcharakteristika zu ermöglichen,
sich von dem Niedrig- zum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
weich, ohne eine scharfe Änderung der Dämpfungskraft
vor dem Hintergrund des Vermeidens der Erzeugung von Geräuschen
während des Betriebs des Stoßdämpfers
und Verbesserns der Fahrqualität des Fahrzeugs zu verschieben.
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Unter
diesen Umständen schlägt beispielsweise die
japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
Hei 3-163234 einen hydraulischen Stoßdämpfer
vor, in dem eine Sitzoberfläche, auf der ein Scheibenventil
sitzt, in einer nicht kreisförmigen Gestalt ausgebildet
ist und das Scheibenventil von einer Seite davon stufenweise geöffnet
wird, die bezüglich des Druckempfangsflächenbereichs
größer ist als die andere Seite, wodurch eine
scharfe Änderung der Dämpfungskraft vermieden
wird, um die Erzeugung von Geräuschen zu verringern und
die Fahrqualität zu verbessern.
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Wenn
die Sitzoberfläche in einer nicht kreisförmigen
Gestalt ausgebildet ist, wie in der oben beschriebenen
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
Hei 3-163234 , ist es allerdings schwierig, die benötigte
Dichtungsperformance aufgrund des komplizierten Sitzoberflächenaufbaus
sicherzustellen, was eine Erhöhung der Herstellungskosten
zur Folge hat. Ferner wird es strukturell schwierig, eine initiale
Ablenkung an dem Scheibenventil durch eine Differenz der Vorsprungshöhe
zwischen einem Sitzabschnitt und einem Klemmabschnitt für
das Scheibenventil anzuwenden. Folglich ist es wahrscheinlich, dass
die Dämpfungskraftcharakteristika unerwünscht
schwanken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen
Umstände gemacht. Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, einen Stoßdämpfer bereitzustellen,
der imstande ist, eine scharfe Änderung der Dämpfungskraft
zu vermeiden, um weiche Dämpfungskraftcharakteristika zu
erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Stoßdämpfer
bereit, der einen Zylinder, der darin abgedichtet ein Fluid aufweist,
einen Kolben, der gleitbar in den Zylinder eingepasst ist, einen
Fluiddurchgang, in dem ein Fluidfluss durch eine gleitende Bewegung des
Kolbens in dem Zylinder induziert wird, und einen Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus
aufweist, der eine Dämpfungskraft durch Steuern eines Fluidflusses
in dem Fluiddurchgang erzeugt. Der Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus
enthält einen Düsendurchgang, einen ringförmigen
Ventilsitz, eine scheibenförmige Sitzscheibe, eine Durchgangsöffnung
und ein Scheibenventil. Der Düsendurchgang ermöglicht
dem Fluid durch den Fluiddurchgang konstant zu fließen.
Der Ventilsitz ist auf einem Ventilelement vorgesehen, durch das
sich der Fluiddurchgang erstreckt. Die Sitzscheibe sitzt auf dem
Ventilsitz, um zusammen mit dem Ventilsitz eine Ventilkammer auszubilden.
Die Sitzscheibe öffnet sich beim Empfang eines Drucks von
einem Fluid in der Ventilkammer. Die Durchgangsöffnung
ist in der Sitzscheibe vorgesehen, um mit der Ventilkammer zu kommunizieren.
Das Scheibenventil ist auf der Sitzscheibe vorgesehen, um die Durchgangsöffnung
zu öffnen und zu schließen. Das Scheibenventil
weist eine Druckempfangsoberfläche auf, die durch einen
Abschnitt davon definiert ist, welcher der Durchgangsöffnung
entspricht. Das Scheibenventil öffnet beim Empfang eines
Fluiddrucks in der Ventilkammer an der Druckempfangsoberfläche.
Das Scheibenventil weist einen Ventilöffnungsdruck auf,
der niedriger als derjenige der Sitzscheibe ist. Die Durchgangsöffnung ist
ein Schlitz, der sich in der Umfangsrichtung der Sitzscheibe erstreckt,
oder umfasst einen Satz von kleinen Öffnungen, die in der
Umfangsrichtung der Sitzscheibe nahe beieinander angeordnet sind. Wenn
sich diese öffnet, öffnet das Scheibenventil teilweise
die Durchgangsöffnung relativ zur Umfangsrichtung, wodurch
der Durchflusswegflächenbereich der Durchgangsöffnung
allmählich vergrößert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vergrößerte vertikale Schnittansicht, die
einen Kolbenteil zeigt, der ein Hauptteil eines hydraulischen Stoßdämpfers
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist.
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2 ist
eine Draufsicht einer Sitzscheibe des hydraulischen Stoßdämpfers,
der in 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine vertikale Schnittansicht des hydraulischen Stoßdämpfers,
der in 1 gezeigt ist.
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4A bis 4C sind
perspektivische Ansichten des Kolbenteils welche die Art und Weise
zeigen, wie die Sitzscheibe und der Scheibenventilaufbau des hydraulischen
Stoßdämpfers, der in 1 gezeigt
ist, geöffnet und geschlossen werden.
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5 ist
eine vergrößerte vertikale Schnittansicht, die
einen Kolbenteil einer Modifikation des Stoßdämpfers,
der in 1 gezeigt ist, zeigt.
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6 ist
eine Draufsicht des Scheibenventilaufbaus der Modifikation, die
in 5 gezeigt ist.
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7 ist
eine Draufsicht einer Modifikation der Sitzscheibe des hydraulischen
Stoßdämpfers, der in 1 gezeigt
ist.
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8 ist
ein Graph, der Ausdehnungsdämpfungskraftcharakteristika
des hydraulischen Stoßdämpfers, der in 1 gezeigt
ist, zeigt.
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9A bis 9F sind
Draufsichten der Modifikationen der Sitzscheibe des hydraulischen
Stoßdämpfers, der in 1 gezeigt
ist.
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10 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Schlitzanordnung,
in der vier gleich beabstandete Schlitze in der Sitzscheibe vorgesehen sind,
und den Betriebszuständen der Sitzscheibe und des Scheibenventilaufbaus
in dem hydraulischen Stoßdämpfer, der in 1 gezeigt
ist, zeigt.
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11 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Schlitzanordnung,
in der fünf gleich beabstandete Schlitze in der Sitzscheibe
vorgesehen sind, und den Betriebszuständen der Sitzscheibe
und des Scheibenventilaufbaus in dem hydraulischen Stoßdämpfer,
der in 1 gezeigt ist, zeigt.
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12 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Schlitzanordnung,
in der sechs gleich beabstandete Schlitze in der Sitzscheibe vorgesehen sind,
und den Betriebszuständen der Sitzscheibe und des Scheibenventilaufbaus
in dem hydraulischen Stoßdämpfer, der in 1 gezeigt
ist, zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten im
Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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3 ist
eine allgemeine Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Stoßdämpfers
gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Ein
Kolbenteil als ein Hauptteil des Stoßdämpfers
ist in 1 in einer vergrößerten Ansicht
gezeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Stoßdämpfer 1 gemäß dieser
Ausführungsform ein hydraulischer Stoßdämpfer
der Einzelzylinderart, der an einem Aufhängungssystem eines
Automobils angebracht ist. In dem Stoßdämpfer 1 ist
ein Kolben 3 (Ventilelement) gleitbar in einem Zylinder 2 eingepasst,
der darin abgedichtet ein Hydraulikfluid (Fluid) aufweist. Der Kolben 3 unterteilt
den Innenbereich des Zylinders 2 in zwei Kammern, d. h.
eine obere Zylinderkammer 2A und eine untere Zylinderkammer 2B.
Ein Endabschnitt einer Kolbenstange 4 erstreckt sich durch
den Kolben 3 und ist damit mit einer Mutter 5 verbunden.
Der andere Endabschnitt der Kolbenstange 4 erstreckt sich
bezüglich des Zylinders 2 durch eine Stangenführung 6 und
eine Öldichtung 7, die an das untere Ende des
Zylinders 2 angepasst ist, nach außen. Ein freier
Kolben 8 ist in den Bodenabschnitt des Zylinders 2 gleitbar
eingepasst, um eine Gaskammer 9 auszubilden, um eine Volumenänderung
in dem Zylinder 2 aufgrund des Herausziehens (extension)
und Zurückfahrens (contraction) der Kolbenstange 4 aufgrund
der Kompression und Expansion eines Hochdruckgases, das in der Gaskammer 9 dichtend
enthalten ist, zu kompensieren.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist der Kolben 3 eine
geteilte Struktur auf, die zwei axial geteilte Teile umfasst. Der
Kolben 3 ist mit einem Erweiterungshydraulikfluiddurchgang 10 (Fluiddurchgang)
und einem Kompressionshydraulikfluiddurchgang 11 vorgesehen,
der zwischen der oberen und unteren Zylinderkammer 2A und 2B verbindet
bzw. kommuniziert. Das untere Ende des Erweiterungshydraulikfluiddurchgangs 10 öffnet
sich auf einem äußeren Umfangsabschnitt der unteren
Endoberfläche des Kolbens 3. Das obere Ende des
Erweiterungshydraulikfluiddurchgangs 10 öffnet
sich auf einem Abschnitt der oberen Endoberfläche des Kolbens 3 näher
zur Mitte davon. Das obere Ende des Kompressionshydraulikfluiddurchgangs 11 öffnet
sich auf einem äußeren Umfangsabschnitt der oberen
Endoberfläche des Kolbens 3. Das untere Ende des
Kompressionshydraulikfluiddurchgangs 11 öffnet
sich auf einem Abschnitt der unteren Endoberfläche des
Kolbens 3 näher zur Mitte davon. Der Erweiterungs-
und Kompressionshydraulikfluiddurchgang 10 und 11 sind
entsprechend mit Erweiterungs- und Kompressionsdämpfungskrafterzeugungsmechanismen
E und C vorgesehen, die eine Dämpfungskraft durch Steuern
des Flusses eines Hydraulikfluids in den Erweiterungs- und Kompressionshydraulikfluiddurchgängen 10 und 11 erzeugen,
der durch eine Gleitbewegung des Kolbens 3 in dem Zylinder 2 induziert
wird.
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Der
Erweiterungsdämpfungskrafterzeugungsmechanismus E (Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus)
wird unten beschrieben. Die obere Endoberfläche des Kolbens 3 weist
einen ringförmigen (im Wesentlichen kreisförmigen)
Ventilsitz 12 auf, der zur Innenumfangsseite des Kompressionshydraulikfluiddurchgangs 11 hervorsteht,
um die Öffnung des Erweiterungshydraulikfluiddurchgangs 10 zu
umgeben. Die untere Endoberfläche des Kolbens 3 weist
einen ringförmigen (im Wesentlichen kreisförmigen)
Ventilsitz 13 auf, der an der Innenumfangsseite des Erweiterungshydraulikfluiddurchgangs 10 hervorsteht,
um die Öffnung des Kompressionshydraulikfluiddurchgangs 11 zu
umgeben.
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Eine
scheibenförmige Sitzscheiben 14 sitzt auf dem
Ventilsitz 12 an der oberen Endoberfläche des
Kolbens 3. Eine Mehrzahl von Scheibenventilen, die einen
Scheibenventilaufbau 15 bilden, sind auf der Sitzscheibe 14 in
der Reihenfolge sich verringernder Durchmesser gestapelt. Der Durchmesser des
untersten Scheibenventils des Scheibenventilaufbaus 15 ist
kleiner als derjenige der Sitzscheibe 14. Die Sitzscheibe 14 und
der Scheibenventilaufbau 15 sind geklemmt und folglich
gesichert, zwischen einem ringförmigen Klemmabschnitt 16,
der an der Mitte der oberen Endoberfläche des Kolbens 3 hervorsteht,
und einem ringförmigen Zurückhalter 17,
der über dem Scheibenventilaufbau 15 liegt, durch
Festziehen der Mutter 5, die auf den entfernten Endabschnitt
der Kolbenstange 4 aufgeschraubt ist. Die Vorsprungshöhe
des Ventilsitzes 12 ist größer als die des
Klemmabschnitts 16, wodurch eine Initialablenkung auf die
Sitzscheibe 14 und den Scheibenventilaufbau 15 angelegt
wird.
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Die
Sitzscheibe 14 weist, wie es in 2 gezeigt
ist, vier gebogene Schlitze 18 (Durchgangsöffnung)
auf, die in einem äußeren Umfangsabschnitt davon
in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung vorgesehen
sind. Die Schlitze 18 befinden sich mit der ringförmigen
Ventilkammer 19 in Kommunikation, die an der Innenseite
des Ventilsitzes 12 ausgebildet ist, durch die Sitzscheibe 14,
und sind durch den Scheibenventilaufbau 15, der auf der
Sitzscheibe 14 gestapelt ist, geschlossen. Der Scheibenventilaufbau 15 empfängt
den Druck in der Ventilkammer 19 an den Druckempfangsoberflächen,
die durch Abschnitte davon definiert sind, die den Schlitzen 18 entsprechen.
Der Scheibenventilaufbau 15 ist abgelenkt, um sich von
der Sitzscheibe 14 durch den Druck in der Ventilkammer 19 abzuheben.
Folglich öffnet der Scheibenventilaufbau 15 teilweise
die Schlitze 18 relativ zur Umfangsrichtung gemäß dem
Betrag der Ablenkung und vergrößert allmählich
den Durchflusswegflächenbereich der Schlitze 18.
Die Sitzscheibe 14 ist bezüglich der Biegungsfestigkeit
größer als der Scheibenventilaufbau 15.
Folglich wird die Sitzscheibe 14 abgelenkt, um sich von
dem Ventilsitz 12 abzuheben, wenn sich der Druck in der
Ventilkammer 19 weiter vergrößert, nachdem
sich der Scheibenventilaufbau 15 geöffnet hat,
und erreicht den Ventilöffnungsdruck der Sitzscheibe 14,
wodurch der Ventilkammer 19 ermöglicht wird, direkt
mit der oberen Zylinderkammer 2A zu kommunizieren.
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Als
nächstes wird der Kompressionsdämpfungskrafterzeugungsmechanismus
C beschrieben. Ein Scheibenventilaufbau 20, der einen Stapel
von Scheibenventilen umfasst, sitzt auf dem Ventilsitz 13 an
der unteren Endoberfläche des Kolbens 3. Der Scheibenventilaufbau 20 ist
geklemmt und folglich gesichert, zwischen einem ringförmigen
Klemmabschnitt 21, der in der Mitte der unteren Endoberfläche
des Kolbens frei hervorsteht, und einem ringförmigen Zurückhalter 22,
der über dem Scheibenventilaufbau 20 liegt, durch
Festziehen der Mutter 5. Die Vorsprungshöhe des
Ventilsitzes 13 ist größer als die des
Klemmabschnitts 21, wodurch eine initiale Ablenkung auf
den Scheibenventilaufbau 20 angelegt wird. Der Scheibenventilaufbau 20 wird
abgelenkt, um sich von dem Ventilsitz 13 abzuheben und öffnet
sich somit, wenn der Druck in der oberen Zylinderkammer 2A den
Ventilöffnungsdruck davon erreicht. Der Scheibenventilaufbau 20 ist
mit einem Düsendurchgang 23 (Schnittabschnitt),
der zwischen der oberen und unteren Zylinderkammer 2A und 2B durch
den Kompressionshydraulikfluiddurchgang 11 verbindet, vorgesehen.
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Im
Folgenden wird eine Erläuterung des Betriebs dieser Ausführungsform,
die wie oben dargelegt angeordnet ist, gegeben.
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Es
wird der Betrieb während des Erweiterungshubs der Kolbenstange 4 unten
beschrieben. In dem Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich bewirkt die
gleitende Bewegung des Kolbens 3 in dem Zylinder 2,
dass das Hydraulikfluid in der unteren Zylinderkammer 2B zur
oberen Zylinderkammer 2A fließt, durch den Düsendurchgang 23 des
Scheibenventilaufbaus 20 und des Kompressionshydraulikfluiddurchgangs 11,
wodurch eine Dämpfungskraft von Düsencharakteristika
erzeugt wird. In diesem Zusammenhang, wenn der Druck, bei dem sich
der Scheibenventilaufbau 15 öffnet, niedrig eingestellt ist,
kann das System so eingestellt werden, dass im Wesentlichen keine
Düsendämpfungskraftcharakteristika dargestellt
werden, wie es später beschrieben ist. Zu dieser Zeit hat
der Druck in der Ventilkammer 19 noch nicht den Ventilöffnungsdruck
des Scheibenventilaufbaus 15 erreicht. Folglich öffnet
sich der Scheibenventilaufbau 15 nicht, wie es in 4A gezeigt ist.
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Wenn
sich die Kolbengeschwindigkeit vergrößert und
sich zum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich verschiebt, erreicht
der Druck in der Ventilkammer 19 den Ventilöffnungsdruck
des Scheibenventilaufbaus 15. Infolgedessen öffnet
sich der Scheibenventilaufbau 15, um dem Hydraulikfluid
zu ermöglichen, in der unteren Zylinderkammer 2B zur oberen
Zylinderkammer 2A zu fließen, durch den Erweiterungshydraulikfluiddurchgang 10,
die Ventilkammer 19 und den Schlitze 18 der Sitzscheibe 14. Folglich
erzeugt der Scheibenventilaufbau 15 eine Dämpfungskraft
der Ventilcharakteristika. Zu dieser Zeit wird der Scheibenventilaufbau 15 teilweise
abgelenkt, um die Schlitze 18 relativ zur Umfangsrichtung
teilweise zu öffnen, wie es in 4B gezeigt
ist, wodurch der Durchflusswegflächenbereich ein wenig vergrößert
wird. Indem sich die Kolbengeschwindigkeit vergrößert,
wird der Scheibenventilaufbau 15 vollständig abgelenkt,
um die Schlitze 18 vollständig zu öffnen,
wie es in 4C gezeigt ist, wodurch
der Durchflusswegflächenbereich weiter vergrößert
wird. Das ermöglicht den Dämpfungskraftcharakteristika sich
von dem Niedrig- zum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich weich,
ohne eine scharfe Änderung der Dämpfungskraft
zu verschieben. Ferner können lineare Dämpfungskraftcharakteristika
erhalten werden, selbst in dem Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich,
durch Einstellen des Systems, sodass die Kolbengeschwindigkeit,
bei welcher der Scheibenventilaufbau 15 teilweise abgelenkt
ist und beginnt, die Schlitze 18 relativ zur Umfangsrichtung teilweise
zu öffnen, ausreichend niedrig ist. Es sollte bemerkt werden,
dass es herkömmliche hydraulische Stoßdämpfer
geben kann, in denen der Scheibenventilaufbau aus mikroskopischer
Sicht als teilweise offen angesehen wird. Es ist allerdings wünschenswert,
dass Dämpfungskraftcharakteristika eingestellt werden sollten,
um sich von dem Niedrig- zum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
weich zu verschieben, während dem Fahrer ermöglicht
wird, eine weiche Änderung der Dämpfungskraft
während der Verschiebung vom Niedrigzum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
wahrzunehmen. Mit anderen Worten ist es wünschenswert,
dass der Übergangsbereich von dem Niedrig- zum mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
einen bestimmten Bereich aufweisen sollte. Der Bereich unterscheidet
sich von Fahrer zu Fahrer, empirisch ist der Bereich nicht kleiner
als 0,1 m/s hinsichtlich der Kolbengeschwindigkeit.
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Wenn
sich die Kolbengeschwindigkeit weiter vergrößert,
um sich zum Hochkolbengeschwindigkeitsbereich zu verschieben, erreicht
der Druck in der Ventilkammer 19 den Ventilöffnungsdruck
der Sitzscheibe 14. Infolgedessen wird die Sitzscheiben 14 abgelenkt,
um sich von dem Ventilsitz 12 abzuheben, um den Durchflusswegflächenbereich
zu vergrößern, wodurch eine übermäßige
Vergrößerung der Dämpfungskraft vermieden
wird.
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8 zeigt
Dämpfungskraftcharakteristika während des Erweiterungshubs
bzw. Ausfahrhubs (extension stroke) der Kolbenstange 4.
Wie es in 8 gezeigt ist, verschiebt sich
im Gegensatz zu Dämpfungskraftcharakteristika, welche durch
die Düse und den Scheibenventilaufbau in dem herkömmlichen
Stoßdämpfer erhalten wird (vergleiche die gestrichelte
Linie in 8), die Dämpfungskraftcharakteristika
von dem Niedrig- zum Hochkolbengeschwindigkeitsbereich weich, und
lineare Dämpfungskraftcharakteristika können in
dem Niedrigkolbengeschwindigkeitsbereich erhalten werden (im Wesentlichen
werden keine Düsendämpfungskraftcharakteristika
beobachtet, da der Ventilöffnungsdruck des Scheibenventilaufbaus 15 niedrig
ist). Ferner wird ein übermäßiger Anstieg
der Dämpfungskraft in dem Hochgeschwindigkeitsbereich unterdrückt.
Es ist auch möglich, die Dämpfungskraft in dem
Hochgeschwindigkeitsbereich durch Verringern des Durchflusswegflächenbereichs
des Erweiterungshydraulikfluiddurchgangs 10 in dem Kolben 3 relativ
zum Durchflusswegflächenbereich der Schlitze 18 so
zu vergrößern, dass der Durchflussweg schmaler
gemacht wird, durch den Erweiterungshydraulikfluiddurchgang 10,
nachdem sich der Scheibenventilaufbau 15 geöffnet
hat.
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Ein
kreisförmiger Ventilsitz
12 kann an dem Kolben
3 ausgebildet
sein. D. h. es besteht keine Notwendigkeit für einen komplizierten
Aufbau des Ventilsitzes, wie es in der oben beschriebenen
japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
Hei 3-163234 offenbart ist. Ferner kann die Sitzscheibe
14,
welche die Schlitze
18 aufweist, mittels einer Pressausbildung
einfach hergestellt werden. Folglich können die Produktionskosten
verringert werden. Die Verwendung eines kreisförmigen Ventilsitzes
12 ermöglicht
es, eine initiale Ablenkung einfach an der Sitzscheibe
14 und
dem Scheibenventilaufbau
15 anzuwenden, durch eine Differenz
der Vorsprungshöhe zwischen dem Ventilsitz
12 und
dem Klemmabschnitt
16, und folglich kann die Schwankung
der Dämpfungskraftcharakteristika verringert werden.
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Während
des Kompressionshubs der Kolbenstange 4 bewirkt die gleitende
Bewegung des Kolbens 3 in dem Zylinder 2, dass
das Hydraulikfluid in der oberen Zylinderkammer 2A durch
den Kompressionshydraulikfluiddurchgang 11 zur unteren
Zylinderkammer 2B fließt. In dem unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich
erzeugt der Düsendurchgang 23 eine Dämpfungskraft
von Düsencharakteristika. In dem mittleren und Hochkolbengeschwindigkeitsbereichen öffnet
sich der Scheibenventilaufbau 20, um eine Dämpfungskraft
der Ventilcharakteristika zu erzeugen.
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Das
Folgende ist eine Erläuterung der Anordnung und des Aufbaus
der Schlitze 18 in der Sitzscheibe 14, der für
den Stoßdämpfer 1 geeignet ist, um den
erwarteten Funktionsvorteil bereitzustellen. Die Erläuterung
wird mit Bezug auf die 2 und 10 bis 12 gegeben.
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Damit
der Stoßdämpfer 1 den erwarteten Funktionsvorteil
bereitstellt, ist es notwendig, dass der Scheibenventilaufbau 15 vor
der Sitzscheibe 14 öffnen sollte, als Antwort
auf einen Anstieg der Kolbengeschwindigkeit. Ferner ist es für
den Scheibenventilaufbau 15 notwendig, teilweise abgelenkt
zu werden, relativ zur Umfangsrichtung, beim Empfang des Drucks
in den Abschnitten davon gemäß den Schlitzen 18,
wodurch sich der Durchflusswegbereich der Schlitze 18 allmählich
vergrößert. Mit anderen Worten muss vermieden
werden, dass der Scheibenventilaufbau 15 im Wesentlichen über
den gesamten Umfang davon auf einmal abgelenkt wird, um zu vermeiden,
dass sich die Schlitze auf einmal vollständig öffnen.
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In 2 stellt
Referenzzeichen A den mittleren Winkel eines Bereichs dar, über
den sich jeder Schlitz 18 in der Umfangsrichtung erstreckt.
Das Referenzzeichen B stellt den mittleren Winkel des Umfangsflächenbereichs
zwischen jedem Paar von gegenseitig benachbarten der vier Schlitze 18 dar.
Das Referenzzeichen C stellt den radialen Abstand zwischen jedem
Schlitz 18 und dem Ventilsitz dar. 10 zeigt
die Betriebszustände der Sitzscheibe 14 und des
Scheibenventilaufbaus 15 in einem Fall, in dem die mittleren
Winkel A und B und der radiale Abstand C variiert werden. 11 zeigt
die Betriebszustände der Sitzscheibe 14 und des
Scheibenventilaufbaus 15 in einem Fall, in dem fünf
gleich beabstandete Schlitze 18 in der Sitzscheibe 14 vorgesehen
sind. 12 zeigt die Betriebszustände
der Sitzscheibe 14 und des Scheibenventilaufbaus 15 in
einem Fall, in dem sechs gleich beabstandete Schlitze 18 in
der Sitzscheibe 14 vorgesehen sind. Es sollte bemerkt werden,
dass der Durchmesser des Kolbens 3, 32 mm beträgt;
der Durchmesser der Kolbenstange 4, 12,5 mm beträgt,
der Durchmesser des ringförmigen Ventilsitzes 12,
25 mm beträgt und die Breite von jedem Schlitz 18,
1,5 mm beträgt.
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In
den 10 bis 12 stellt
die Markierung O einen Zustand dar, in dem der Scheibenventilaufbau 15 die
Schlitze 18 relativ zur Umfangsrichtung teilweise öffnen
kann; stellt die Markierung Δ einen Zustand dar, in dem
die Sitzscheibe 14 sich unerwünscht vor dem Scheibenventilaufbau 15 öffnet; und
stellt die Markierung X einen Zustand dar, in dem der Scheibenventilaufbau 15 sich
unerwünscht auf einmal über den gesamten Umfang
davon öffnet.
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Im
Hinblick auf diese Resultate ist es für den Stoßdämpfer 1 wünschenswert,
die folgenden Bedingungen zu erfüllen, um den erwarteten
Funktionsvorteil bereitzustellen: (1) der mittlere Winkel A des
Bereichs, über den sich jeder Schlitz 18 in der
Umfangsrichtung erstreckt, sollte nicht kleiner als 30 Grad, vorzugsweise
nicht kleiner als 35 Grad, sein, und der mittlere Winkel B des Umfangsbereichs
zwischen jedem Paar von einander benachbarten Schlitzen 18 sollte
nicht kleiner als 30 Grad sein; und (2) die Schlitze 18 sollten
in der Nähe zum Ventilsitz 12 vorgesehen sein,
d. h. der radiale Abstand C zwischen jedem Schlitz 18 und
dem Ventilsitz 12 sollte nicht größer als
3 mm betragen.
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Bezugnehmend
auf die Anordnung der Schlitze 18 in der Sitzscheibe 14 muss
die Anzahl der Schlitze 18 nicht vier, fünf oder
sechs betragen, wie in den oben beschriebenen Anordnungen, sondern kann
beispielsweise eins, zwei oder drei betragen, wie es in den 9A, 9B und 9C gezeigt ist. Die Anzahl der Schlitze 18 ist
allerdings vorzugsweise nicht kleiner als zwei, im Hinblick auf
die Haltbarkeit. Die obere Grenze der Anzahl der Schlitze 18 beträgt
ungefähr zehn, im Hinblick auf das Ermöglichen,
dass die Schlitze 18 teilweise geöffnet sind.
Bezugnehmend auf die Positionierung einer Mehrzahl von Schlitzen 18 müssen
diese nicht voneinander gleich beabstandet sein sondern können
ungleichmäßig in der Umfangsrichtung der Sitzscheiben 14 verteilt sein.
Die Schlitze 18 müssen bezüglich der
Mitte der Sitzscheibe 14 nicht symmetrisch sein. Jeder
Schlitz 18 muss keine bogenförmige Gestalt aufweisen,
sondern kann irgendeinen Aufbau aufweisen, vorausgesetzt, dass sich
dieser in der Umfangsrichtung erstreckt. Beispielsweise können
die Schlitze 18 einen sektorförmigen, trapezförmigen
oder rechteckförmigen Aufbau aufweisen, wie es in den 9D, 9E und 9F gezeigt ist. Die Schlitze 18 müssen
nicht denselben Aufbau aufweisen. Jeder Schlitz 18 kann,
wie es in 7 gezeigt ist, mit einem Satz
von einer Mehrzahl von kreisförmigen kleinen Öffnungen 18A ersetzt
werden, die in der Umfangsrichtung nah beieinander angeordnet sind.
Mit dieser Anordnung kann die Sitzscheibe 14 hinsichtlich
der Festigkeit und Haltbarkeit verglichen mit einer Struktur verbessert werden,
in der jeder Schlitz 18 im Wesentlichen denselben mittleren
Winkel wie der des Satzes von kleinen Öffnungen 18A aufweist.
Die radialen Positionen der kleinen Öffnungen 18A müssen
nicht gleich sein.
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Als
nächstes wird eine Modifikation der oben beschriebenen
Ausführungsform mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben.
In der folgenden Modifikation werden Elemente oder Abschnitte, die
mit denen der oben beschriebenen Ausführungsform vergleichbar
sind, mit denselben Referenzzeichen bezeichnet, wie sie in der vorgenannten
Ausführungsform genannt sind, und lediglich Abschnitte,
in denen sich die Modifikation von der Ausführungsform unterscheidet,
werden im Detail beschrieben.
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In
der Modifikation, die in 5 gezeigt ist, sind eine Sitzscheibe 24 und
ein Scheibenventilaufbau 26, der Schlitze 25 der
Sitzscheibe 24 öffnet und schließt, anstelle
des Scheibenventilaufbaus 20 als der Kompressionsdämpfungskrafterzeugungsmechanismus
C auf dieselbe Weise, wie der Erweiterungsdämpfungskrafterzeugungsmechanismus
E vorgesehen. Anstelle des Düsendurchgangs 23,
der in dem Scheibenventilaufbau 20 vorgesehen ist, ist
ein Düsendurchgang (Schnittabschnitt; nicht gezeigt) in
der Sitzscheibe 24 vorgesehen, um zwischen der oberen und
unteren Zylinderkammer 2A und 2B durch den Kompressionshydraulikfluiddurchgang 11 konstant
zu verbinden. Um die Kompressionsdämpfungskraft kleiner
als die Erweiterungsdämpfungskraft festzulegen, ist die
Anzahl der Scheibenventile, die aufeinander gestapelt sind, um den Scheibenventilaufbau 26 zu
bilden, verringert, verglichen mit dem Scheibenventilaufbau 15.
Ferner, wie es in den 5 und 6 gezeigt
ist, ist der Scheibenventilaufbau 26 mit gekrümmten
geschnittenen Abschnitten 27 an entsprechenden Positionen
gemäß den Innenumfangsseiten der Schlitze 25 der Sitzscheibe 24 vorgesehen,
wodurch die Biegungsfestigkeit des Scheibenventilaufbaus 26 verringert wird.
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Mit
der oben beschriebenen Struktur können auch Dämpfungskraftcharakteristika,
die mit denen für den Erweiterungshub (extension stroke)
in der oben beschriebenen Ausführungsform vergleichbar sind,
während des Kompressionshubs der Kolbenstange 4 erhalten
werden. Während des Erweiterungshubs unterstützt
die Sitzscheibe 24 den Scheibenventilaufbau 26,
der den Druck in der unteren Zylinderkammer 2B empfängt.
Folglich kann die Haltbarkeit des Scheibenventilaufbaus 26 verbessert werden.
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In
der vorgenannten Ausführungsform und der Modifikation davon
wird die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels auf Dämpfungskrafterzeugungsmechanismen
angewendet, die in dem Kolbenteil vorgesehen sind. Die vorliegende
Erfindung ist allerdings nicht notwendigerweise darauf beschränkt
sondern kann für andere Dämpfungskrafterzeugungsmechanismen
angewendet werden.
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Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung in einem hydraulischen Stoßdämpfer
verwendet werden, der ein Reservoir enthält, das ein Hydrauliköl
und ein Gas darin abgedichtet aufgenommen enthält. Genauer
gesagt, kann die vorliegende Erfindung für einen Dämpfungskrafterzeugungsmechanismus
bereitgestellt werden, der in einem Basisventil (Ventilelement)
vorgesehen ist, das den Innenbereich des Zylinders und das Reservoir
voneinander trennt. Die vorliegende Erfindung kann für
Dämpfungskrafterzeugungsmechanismen angewendet werden,
die in verschiedenen Hydraulikfluiddurchgängen vorgesehen
sind. Ferner wird in der vorgenannten Ausführungsform und
der Modifikation davon die vorliegende Erfindung für einen
hydraulischen Stoßdämpfer angewendet, der eine
Dämpfungskraft durch Steuern des Flusses von Hydrauliköl
erzeugt. Die vorliegende Erfindung ist allerdings darauf nicht beschränkt,
sondern kann gleichermaßen für einen Stoßdämpfer
angewendet werden, der eine Dämpfungskraft durch Steuern
des Flusses eines anderen Fluids, beispielsweise eines Gases, erzeugt.
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Mit
dem Stoßdämpfer gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform, wenn sich ein Scheibenventil öffnet, öffnet
dieses im Besonderen eine Durchgangsöffnung (einen Schlitz 18,
der in einer Sitzscheibe vorgesehen ist, um sich in der Umfangsrichtung
davon zu erstrecken, oder einen Satz von kleinen Öffnungen 18A,
die in der Umfangsrichtung der Sitzscheibe nahe beieinander angeordnet
sind) relativ zur Umfangsrichtung, wodurch der Durchflusswegflächenbereich
allmählich vergrößert wird. Folglich
ist es möglich, eine scharfe Änderung der Dämpfungskraft
zu vermeiden, um weiche Dämpfungskraftcharakteristika zu
erhalten.
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Obwohl
lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung
im Detail oben beschrieben wurden, wird der Fachmann einfach anerkennen,
dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen
möglich sind, ohne sich materiell von der neuen Lehre und
den Vorteilen der Erfindung zu entfernen. Folglich ist beabsichtigt,
dass jede dieser Modifikationen im Gegenstand der Erfindung enthalten
ist. Ferner können alle Merkmale aller Ausführungsformen
und aller Ansprüche miteinander kombiniert werden, solange
diese sich nicht widersprechen.
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität unter 35
U.S.C. Abschnitt 119 der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2008-50619 , eingereicht am 29. Februar
2008. Die gesamte Offenbarung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2008-50619 , inklusive der Spezifikation,
der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung
ist hierin in deren Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 3-163234 [0005, 0006, 0033]
- - JP 2008-50619 [0048, 0048]