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Die Erfindung betrifft ein passives Dämpfersystem für mindestens eine Achse eines Fahrzeuges und ein Verfahren zur Veränderung einer Wanksteife eines Fahrzeugs.
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Dämpfersysteme, insbesondere Stoßdämpfer, werden bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet, um Relativbewegungen zwischen ungefederten Massen, z.B. einer Radaufhängung, und gefederten Massen, z.B. einem Fahrzeugaufbau, des Fahrzeuges zu dämpfen. Über solche Dämpfersysteme können z.B. Fahrzeugräder an einem Fahrzeugaufbau abgestützt sein und Relativbewegungen zwischen den Rädern und dem Fahrzeugaufbau gedämpft werden.
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Neben der Dämpfung von Relativbewegungen können Dämpfersysteme auch eingesetzt werden, um ein Wankverhalten des Fahrzeuges zu beeinflussen.
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In 1 ist ein bekanntes Dämpfersystem mit fluidtechnisch gekoppelten Dämpfern dargestellt. Das Dämpfersystem umfasst einen ersten Dämpfer 10 und einen zweiten Dämpfer 20. Der erste und der zweite Dämpfer 10, 20 umfassen jeweils eine erste Fluidkammer 11, 21 und jeweils einen Kolben 12, 22. Hierbei sind die Kolben 12, 22 über ihre jeweiligen Kolbenstangen mit einer Achse eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) verbunden. Weiter umfasst das Dämpfersystem einen Doppelzylinder 50 und ein Federelement 60, wobei der Doppelzylinder 50 eine erste Teilkammer 51, eine zweite Teilkammer 52 und einen Doppelkolben 53 umfasst. Das Federelement 60 ist zwischen dem Doppelkolben 53 und einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau angeordnet. Weiter dargestellt ist ein Drosselventil. Die erste Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 ist fluidtechnisch mit der ersten Teilkammer 51 des Doppelzylinders 50 direkt und mit der ersten Fluidkammer 21 des zweiten Dämpfers 20 über das Drosselventil 70 fluidtechnisch verbunden.
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Durch das in 1 dargestellte Dämpfersystem kann jedoch nur eine Wankdämpfung, nicht jedoch eine Wanksteife oder Wanksteifigkeit, erhöht werden. Hierbei bezeichnet wanken eine Drehbewegung eines Fahrzeuges um seine Längsachse (Wankachse).
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In 2 ist ein weiteres Dämpfersystem gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Dieses umfasst vier Dämpfer 10, 20, 30, 40. Jeder dieser Dämpfer 10, 20, 30, 40 weist eine erste Fluidkammer 11, 21, 31, 41 und eine zweite Fluidkammer 13, 23, 33, 43 auf. Jeder der Dämpfer 10, 20, 30, 40 weist einen Kolben 12, 22, 32, 42 auf. Hierbei sind die Fluidkammern 11, 13, 21, 23, 31, 33, 41, 43 diagonal miteinander fluidtechnisch verbunden. So ist z. B. die erste Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 fluidtechnisch mit der zweiten Fluidkammer 23 des zweiten Dämpfers 20 als auch mit der ersten Fluidkammer 31 des dritten Dämpfers 30 und der zweiten Fluidkammer 43 des vierten Dämpfers 40 fluidtechnisch verbunden. Weiter dargestellt sind ein erster Fluidspeicher 14 und ein zweiter Fluidspeicher 24. Hierbei ist die erste Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 zusätzlich mit dem ersten Fluidspeicher 14 fluidtechnisch verbunden. Bei dem in 2 dargestellten Dämpfersystem ergibt sich nachteilig, dass eine aufwendige und umfangreiche Verrohrung in einem Fahrzeug erforderlich ist. Diese ergibt sich, weil jeweils beide Fluidkammern 11, 13, 21, 23, 31, 33, 41, 43 der Dämpfer 10, 20, 30, 40 miteinander verbunden werden müssen.
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Die
DE 197 01 760 A1 offenbart eine Antiroll-Regelanlage für ein Fahrzeug mit mindestens einer Achse und zwei mit dieser verbundenen Rädern. Hierbei sind mehrere Dämpfer, die jeweils mit einem Ende mit einem der Räder schwenkbar verbunden sind, mit dem anderen Ende mit dem Fahrzeug schwenkbar verbunden, um das Fahrzeug vertikal beweglich abzustützen. Weiter versorgt eine Druckzuführeinrichtung die Dämpfer mit einem ersten Hydraulikdruck und einem zweiten Hydraulikdruck. Weiter ist eine Steuereinrichtung hydraulisch zwischen die Dämpfer und die Druckzuführeinrichtung geschaltet, um den ersten Hydraulikdruck mindestens einem der Dämpfer und den zweiten Hydraulikdruck einem anderen der Dämpfer zuzuführen. Weiter ist eine Fühlereinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden, um eine Trägheitsänderung des Fahrzeuges zu erfassen. Die Druckschrift beschreibt somit ein aktives System zur Regelung eines Rollverhaltens eines Fahrzeugs. Aktiv bedeutet hierbei, dass zur Regelung des Rollverhaltens Energie (externe Energie) benötigt wird.
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Die
DE 100 45 413 A1 beschreibt ein pneumatisches Federungssystems für ein Fahrzeug, das mindestens an einer Fahrzeugachse an jeder Fahrzeugseite ein pneumatisches Abstützaggregat aufweist, über das ein Fahrzeugrad am Fahrzeugaufbau abgestützt ist. Hierbei enthalten die Abstützaggregate einer Fahrzeugachse jeweils eine Pneumatikkammer, in der sich ein Pneumatikpolster befindet, über welches das Abstützaggregat seine Abstützkräfte zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau überträgt. Weiter ist für die Pneumatikkammern einer Fahrzeugachse jeweils ein hydropneumatischer Druckspeicher vorgesehen, der einen Pneumatikraum und einen Hydraulikraum sowie einen diese Räume voneinander trennende Membran aufweist. Die Pneumatikkammern des einen Abstützaggregates sind mit dem Pneumatikraum des einen Druckspeichers und die Pneumatikkammer des anderen Abstützaggregats sind mit dem Pneumatikraum des anderen Druckspeichers kommunizierend verbunden. Der Hydraulikraum des einen Druckspeichers ist an einem ersten Anschluss und der Hydraulikraum des anderen Druckspeichers an einem zweiten Anschluss einer invertierbaren Hydraulikpumpe angeschlossen, die in Abhängigkeit ihrer Betätigung und/oder Ansteuerung Hydraulikmittel von dem einen Hydraulikraum zum anderen Hydraulikraum fördert. Auch diese Druckschrift beschreibt ein aktives System zur Wankstabilisierung.
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Die
DE 198 53 873 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Wankstabilisierung und Federung von Kraftfahrzeugen, bei der jedes Fahrzeugrad über ein Druckmittel beaufschlagtes aktives Federungssystem mit einem Karosserieaufbau verbunden ist. Das Federungssystem weist Federzylinder auf, die durch Leitungen an die jeweils ein Speicher mit einem Dämpfungselement angeschlossen ist, überkreuzt miteinander verbunden sind, wobei Kolbenflächen und Kolbenringflächen der Federzylinder gemäß einer vorbestimmten Formel dimensioniert sind. Auch diese Druckschrift beschreibt ein aktives System zur Wankstabilisierung.
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Die gattungsbildende
DE 94 15 009 U1 offenbart ein passives Dämpfersystem für mindestens eine Achse eines Fahrzeuges, wobei das Dämpfersystem einen ersten Dämpfer und einen zweiten Dämpfer umfasst, wobei der erste und der zweite Dämpfer jeweils eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und mindestens einen Kolben umfassen, wobei das Dämpfersystem ein passives Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks umfasst, wobei die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks fluidtechnisch verbunden ist, wobei die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks fluidtechnisch verbunden ist, wobei das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks und der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks ausschließlich dann erlaubt, wenn ein resultierender Druck den Gegendruck übersteigt, wobei der resultierende Druck aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugten Druck und/oder aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugten Druck resultiert, wobei das Dämpfersystem einen ersten Fluidspeicher und einen zweiten Fluidspeicher umfasst, und wobei die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers zusätzlich mit dem ersten Fluidspeicher und die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers zusätzlich mit dem zweiten Fluidspeicher fluidtechnisch verbunden ist.
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Es stellt sich das technische Problem, ein Dämpfersystem und ein Verfahren zur Veränderung einer Wanksteife zu schaffen, welches einerseits einen bautechnischen Aufwand, z.B. bezüglich einer fluidtechnischen Verbindung von Elementen des Dämpfersystems, reduziert, einen Energieverbrauch minimiert sowie zusätzlich eine Veränderung einer Wanksteife oder Wanksteifigkeit eines Fahrzeuges erlaubt.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein passives Dämpfersystem für mindestens eine Achse eines Fahrzeugs. Das Dämpfersystem kann beispielsweise an einer Vorderachse oder einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein.
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Das Dämpfersystem umfasst einen ersten und einen zweiten Dämpfer. Der erste Dämpfer kann beispielsweise einem linken Vorderrad und der zweite Dämpfer kann beispielsweise einem rechten Vorderrad des Fahrzeugs zugeordnet sein. Der erste und der zweite Dämpfer umfassen jeweils eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und mindestens einen Kolben. Der Kolben weist eine Kolbenstange und einen Kolbenkopf auf. Die erste und die zweite Fluidkammer eines Dämpfers sind über ein Dämpferventil, welches z.B. in den Kolbenkopf integriert sein kann, fluidtechnisch verbunden.
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Das Dämpfersystem kann hierbei fahrzeugaufbauseitig bzw. karosserieseitig angeordnet sein. In diesem Falle kann die Achse des Fahrzeugs an einem freien Ende der Kolbenstange befestigt sein. Die Achse des Fahrzeugs gehört hierbei zu einem ungefederten Teil des Fahrzeugs, während der Fahrzeugaufbau bzw. die Karosserie zu einem gefederten Teil des Fahrzeuges gehört. Der Kolben ist beweglich im Dämpfer angeordnet. Bei einer Bewegung des Kolbens kann sich z.B. ein Volumen der ersten Fluidkammer vergrößern, wodurch sich gleichzeitig ein Volumen der zweiten Fluidkammer verkleinert. Analog kann sich während einer Bewegung des Kolbens ein Volumen der zweiten Fluidkammer vergrößern, wodurch sich ein Volumen der ersten Fluidkammer verkleinert.
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Weiter umfasst das Dämpfersystem ein passives Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks. Passiv bedeutet hierbei, dass dem Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks zur Bereitstellung dieses Gegendrucks keine externe Energie, z.B. elektrische Energie, zugeführt werden muss. Hierdurch wird ein Gegendruck ausschließlich passiv bereitgestellt.
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Die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers ist mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks fluidtechnisch verbunden. Auch die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers ist fluidtechnisch mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks verbunden. Hierbei kann ausschließlich die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks fluidtechnisch verbunden sein (bezogen auf den ersten Dämpfer). Analog kann ausschließlich die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers fluidtechnisch mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks verbunden sein. Dies bedeutet, dass ausschließlich die jeweils erste Fluidkammer eine fluidtechnische Verbindung zu einer äußeren Umgebung aufweist, wobei die zweite Fluidkammer des ersten als auch des zweiten Dämpfers über das Dämpferventil eine fluidtechnische Verbindung ausschließlich zur ersten Fluidkammer, jedoch keine weitere fluidtechnische Verbindung zu der äußeren Umgebung aufweist.
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Eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks und/oder eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks erfolgt ausschließlich, wenn ein resultierender Druck den Gegendruck übersteigt, wobei der resultierende Druck aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugten Druck und/oder aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugten Druck resultiert.
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Die Einfederkraft wirkt hierbei z.B. auf die Kolbenstange des jeweiligen Dämpfers bzw. wird auf die Kolbenstange des jeweiligen Dämpfers ausgeübt. Eine Einfederung bedeutet hierbei eine Bewegung der Kolbenstange derart, dass ein Volumen der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers bzw. des zweiten Dämpfers verkleinert wird. Die Einfederung wird hierbei durch die Einfederkraft bewirkt. Durch eine Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer wird ein Druck auf das in der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers befindliche Fluid ausgeübt. Analog wird durch eine Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer ein Druck auf das in der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers befindliche Fluid ausgeübt.
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Das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks und der erste und der zweite Dämpfer sind hierbei derart fluidtechnisch verbunden, dass der Gegendruck dem resultierenden Druck entgegen wirkt.
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Beispielsweise erlaubt der durch das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks bereitgestellte Gegendruck eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks und eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks ausschließlich bei einer gleichzeitigen Einwirkung von Einfederkräften auf den ersten Dämpfer und auf den zweiten Dämpfer. Ein Betrag der auf den ersten Dämpfer wirkenden Einfederkraft kann hierbei gleich einem Betrag der auf den zweiten Dämpfer wirkenden Einfederkraft sein. Auch kann ein Betrag der auf den ersten Dämpfer wirkenden Einfederkraft verschieden von einem Betrag, beispielsweise größer oder kleiner als ein Betrag, der auf den zweiten Dämpfer wirkenden Einfederkraft sein.
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Bei einer gleichzeitigen Einwirkung von Einfederkräften auf den ersten Dämpfer und den zweiten Dämpfer wird gleichzeitig ein Druck auf das in der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers befindliche Fluid und auf das in der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers befindliche Fluid ausgeübt. Hierbei sind die ersten Fluidkammern des ersten und des zweiten Dämpfers und das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks derart fluidtechnisch verbunden, dass der bereitgestellte Gegendruck dem aufgrund der Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugten Druck als auch dem aufgrund der Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugten Druck entgegenwirkt. Bei gleichzeitiger Einwirkung von Einfederkräften auf den ersten und den zweiten Dämpfer kann der Gegendruck z.B. entgegen einer Summe der vom ersten Dämpfer und vom zweiten Dämpfer erzeugten Drücke wirken.
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Nur bei einer gleichzeitigen Einwirkung von Einfederkräften kann also hierbei der resultierende Druck den Gegendruck übersteigen, wodurch eine Fluidbewegung aus den ersten Fluidkammern des ersten und des zweiten Dämpfers hin zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks erfolgt. In diesem Falle bewegen sich die Kolben des ersten und des zweiten Dämpfers derart, dass das Volumen der ersten Fluidkammern verringert wird (Einfederung).
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Bei einer ausschließlich einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft, also einer ausschließlichen Belastung des ersten Dämpfers oder einer ausschließlichen Belastung des zweiten Dämpfers, kann der bereitgestellte Gegendruck größer als der aufgrund der Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugte oder aufgrund der Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugte Druck sein. Somit ist eine Fluidbewegung von Fluid aus der ersten Fluidkammer des ersten oder des zweiten Dämpfers hin zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes nicht möglich.
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Wirkt aber z.B. gleichzeitig nur eine geringe Einfederkraft auf den ersten Dämpfer jedoch eine hohe Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer, so kann ein resultierender Druck den Gegendruck übersteigen, wodurch eine Fluidbewegung von den ersten Fluidkammern hin zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes erfolgt.
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Mittels des passiven Mittels zur Bereitstellung eines Gegendruckes kann ein Gegendruck in der fluidtechnischen Verbindung von den ersten Fluidkammern und dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes derart erzeugbar sein, dass eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks und eine Fluidbewegung der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes ausschließlich dann erfolgt oder erlaubt ist, wenn ein resultierender Druck den Gegendruck übersteigt, wobei sich der resultierende Druck aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugten Druck und/oder aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugten Druck zusammensetzt.
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Erfindungsgemäß umfasst das Dämpfersystem zusätzlich einen ersten und einen zweiten Fluidspeicher, wobei die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers zusätzlich mit dem ersten Fluidspeicher und die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers zusätzlich mit dem zweiten Fluidspeicher fluidtechnisch verbunden ist.
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Bei einer ausschließlich einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft, beispielsweise bei einer ausschließlichen Belastung des ersten Dämpfers, kann eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers in den ersten Fluidspeicher erfolgen, wenn ein aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugter Druck einen Innendruck des ersten Fluidspeichers übersteigt. Hierbei ist die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers derart mit dem ersten Fluidspeicher fluidtechnisch verbunden, dass der Innendruck des ersten Fluidspeichers dem vom ersten Dämpfer bei Einwirkung einer Einfederkraft erzeugten Druck entgegenwirkt. Selbstverständlich kann auch bei nicht ausschließlich einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft, beispielsweise bei einer gleichzeitigen Belastung des ersten Dämpfers und des zweiten Dämpfers, eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers in den ersten Fluidspeicher erfolgen, wenn ein aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugter Druck im fluidtechnischen Zuführabschnitt des ersten Fluidspeichers einen Innendruck des ersten Fluidspeichers übersteigt.
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Hierbei kann die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers und der erste Fluidspeicher derart fluidtechnisch verbunden sein, dass ein Innendruck des ersten Fluidspeichers mit ansteigender Einfederung anwächst. Somit wirkt der erste Fluidspeicher als Feder, deren Kraft einer Einfederung entgegenwirkt. Eine Stärke der Federkraft und/oder eine Federkonstante der durch den ersten Fluidspeicher ausgebildeten Feder kann in Abhängigkeit eines Volumens des ersten Fluidspeichers und/oder eines Innendrucks des ersten Fluidspeichers in einer Neutralstellung des Kolbens eingestellt werden. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
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Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Dämpfungsverhalten des Dämpfersystems bei einseitiger Belastung eingestellt oder verändert werden. Insbesondere kann durch die Anordnung der zusätzlichen Fluidspeicher eine höhere Wanksteife oder Wanksteifigkeit bereitgestellt werden. Die Wanksteife bezeichnet hierbei eine Steifigkeit des Dämpfersystems gegenüber Drehbewegungen um eine Längsachse des Fahrzeugs. Insbesondere kann das Dämpfungsverhalten in Abhängigkeit eines Fluidvolumens und/oder eines Innendrucks des ersten und des zweiten Fluidspeichers eingestellt werden. Daher kann der erste und/oder der zweite Fluidspeicher ein vorbestimmtes Fluidvolumen aufweisen, welches in Abhängigkeit einer gewünschten Wanksteife bestimmbar ist.
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Die Wanksteife kann hierbei größer als eine Hubsteifigkeit eingestellt werden, wobei eine Hubsteifigkeit eine Steifigkeit des Dämpfersystems gegenüber Drehbewegungen um ein Quer- oder Nickachse bezeichnet. Diese Hubsteifigkeit wirkt z.B. einer gleichzeitigen Einfederung des ersten und des zweiten Dämpfers entgegen.
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Analog ist bei einer ausschließlich einseitigen Einwirkung einer Ausfederkraft, die eine Bewegung eines Kolbens eines Dämpfers derart bewirkt, dass das Volumen der zweiten Fluidkammer verringert wird, ein Dämpfungsverhalten durch die Anordnung der Fluidspeicher veränderbar. Hierbei kann bei einer ausschließlich einseitigen Einwirkung einer Ausfederkraft eine Fluidbewegung aus dem Fluidspeicher, beispielsweise dem ersten Fluidspeicher, in die entsprechende Fluidkammer, beispielsweise die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers, erfolgen. Somit kann auch bei einer Ausfederung das Dämpfungsverhalten, insbesondere die Wanksteifigkeit, durch die Anordnung der Fluidspeicher beeinflusst werden.
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Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das vorgeschlagene System keine Zufuhr externer Energie benötigt, um ein Wankverhalten des Fahrzeugs zu steuern oder zu regeln. Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass keine aufwendige fluidtechnische Verbindung von Dämpfern im Fahrzeug erforderlich ist, da ausschließlich die ersten Fluidkammern der Dämpfer mit weiteren fluidtechnischen Komponenten des Dämpfersystems fluidtechnisch verbunden werden müssen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks einen Doppelzylinder und ein Federelement. Der Doppelzylinder umfasst eine erste Teilkammer, eine zweite Teilkammer und einen Doppelkolben. Die erste Teilkammer ist hierbei fluidtechnisch von der zweiten Teilkammer getrennt. Insbesondere sind die beiden Teilkammern fluiddicht gegenüber einander abgeschlossen. Der Doppelkolben umfasst einen ersten Teilkolben, der in der ersten Teilkammer beweglich angeordnet ist. Weiter umfasst der Doppelkolben einen zweiten Teilkolben, der in der zweiten Teilkammer beweglich angeordnet ist. Hierbei kann der erste Teilkolben mit dem zweiten Teilkolben mechanisch verbunden sein. Das Federelement kann an dem Doppelkolben, insbesondere an einem Verbindungsstück des ersten und des zweiten Teilkolbens, befestigt sein. Mittels des Federelements kann der Doppelzylinder mit einem Fahrzeugaufbau oder einer Karosserie des Fahrzeugs mechanisch verbunden sein. Hierbei ist das Federelement zwischen dem Doppelzylinder und dem Fahrzeugaufbau anordenbar. Der Doppelzylinder ist somit mit einem gedämpften Teil des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt. Die erste Teilkammer ist hierbei fluidtechnisch mit der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers verbunden. Die zweite Teilkammer des Doppelzylinders ist fluidtechnisch mit der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers verbunden. Hierbei ist der Doppelzylinder derart angeordnet und mit dem ersten und dem zweiten Dämpfer fluidtechnisch verbunden, dass bei einer gleichzeitigen Einwirkung von Einfederkräften auf den ersten und den zweiten Dämpfer der durch den ersten und den zweiten Dämpfer erzeugte Druck einen durch das Federelement bereitgestellten Gegendruck übersteigen kann und zu einer Bewegung des Doppelkolbens entgegen einer Richtung einer Federkraft des Federelements führen kann. Hierbei wird also der Gegendruck durch das Federelement bereitgestellt. Insbesondere kann das Federelement eine vorbestimmte Federsteifigkeit aufweisen, die ein Dämpfungsverhalten des Fahrzeuges ebenfalls beeinflusst.
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Durch die vorgeschlagene Ausbildung des passiven Mittels zur Bereitstellung eines Gegendrucks als Doppelzylinder ergibt sich in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache und fluidtechnisch einfach mit dem ersten und dem zweiten Dämpfer verbindbare Ausgestaltung des passiven Mittels zur Bereitstellung eines Gegendruckes.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Federelement eine Gasfeder. Eine Federsteifigkeit der Gasfeder kann hierbei einstellbar sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Federelements und insbesondere eine Veränderbarkeit einer Federsteifigkeit während eines Betriebes des Fahrzeugs. Hierdurch kann ein Dämpfungsverhalten des Dämpfersystems auch im Betrieb verändert werden.
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Erfindungsgemäß ist ein Fluidvolumen des ersten Fluidspeichers kleiner als ein Volumen, welches von einer Kolbenstange des ersten Dämpfers verdrängt wird, wenn der Kolben von einer Neutralstellung in eine vollständig eingefederte Stellung bewegt wird. Eine Neutralstellung des Kolbens bezeichnet hierbei eine Stellung, in welcher der Kolben des ersten Dämpfers sich befindet, wenn keine äußeren Kräfte auf den Kolben oder die Kolbenstange wirken. Ist das Fahrzeug beispielsweise abgestellt, so befindet sich der erste Dämpfer in der Neutralstellung. Eine vollständig eingefederte Stellung des Kolbens bezeichnet eine Stellung, wenn ein Volumen der ersten Fluidkammer auf Null oder ein Minimum reduziert ist. Bei einer Einfederung des Kolbens bewegt sich ein Teil des Fluids aus der ersten Fluidkammer über das Dämpferventil in die zweite Fluidkammer und der verbleibende Teil des Fluids zum ersten Fluidspeicher.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Wanksteife, da bei einer (ausschließlich) einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft nicht das gesamte Fluidvolumen der ersten Fluidkammer in den entsprechenden Fluidspeicher bewegt werden kann oder der hierzu erforderliche Druck zu hoch ist.
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Es ist zu beachten, dass es nicht unbedingt erforderlich ist, dass das Fluidvolumen des ersten Fluidspeichers kleiner als ein Volumen ist, welches von einer Kolbenstange des ersten Dämpfers verdrängt wird, wenn der Kolben von einer Neutralstellung in eine vollständig eingefederte Stellung bewegt wird. Wesentlich ist, dass ein Volumen und Innendruck des ersten Fluidspeichers in einer Neutralstellung des Kolbens des ersten Dämpfers derart gewählt ist, dass bei einer Einfederung des Kolbens der Innendruck des ersten Fluidspeichers ansteigt. Somit wirkt der erste Fluidspeicher als Feder, deren Kraft einer Einfederung des Kolbens entgegenwirkt. Alternativ oder kumulativ kann ferner auch ein Fluidvolumen des zweiten Fluidspeichers kleiner als ein Fluidvolumen der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers in einer Neutralstellung des zweiten Dämpfers sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers mit dem ersten Fluidspeicher über ein erstes Drosselventil verbunden. Bei einer einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft kann hierbei eine Bewegung eines Fluids aus der ersten Fluidkammer des entsprechenden Dämpfers in den entsprechenden Fluidspeicher nur oder ausschließlich durch das entsprechende Drosselventil erfolgen. Das Drosselventil kann einen Druck des durch das Drosselventil fließenden Fluids vermindern und somit eine Geschwindigkeit einer Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer eines Dämpfers in den entsprechenden Fluidspeicher beeinflussen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Dämpfungsverhalten des Dämpfersystems, insbesondere eine Wankdämpfung, beeinflusst werden. Hierbei kann das Drosselventil derart ausgebildet sein, dass eine vorbestimmte, gewünschte Wankdämpfung erreicht wird. Eine Wankdämpfung bezeichnet hierbei eine Dämpfung des Dämpfersystems gegenüber Drehbewegungen um die Längsachse des Fahrzeuges.
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In einer weiteren Ausführungsform sind der erste Fluidspeicher und der zweite Fluidspeicher als baulich getrennte Elemente ausgebildet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine vereinfachte bauliche Integration der Fluidspeicher in ein Fahrzeug.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Dämpfersystem zusätzlich einen Verbindungszylinder, wobei der Verbindungszylinder eine erste Verbindungskammer, eine zweite Verbindungskammer und einen Verbindungskolben umfasst. Hierbei bildet die erste Verbindungskammer den ersten Fluidspeicher und die zweite Verbindungskammer den zweiten Fluidspeicher. Der Verbindungskolben trennt hierbei die erste Verbindungskammer fluiddicht von der zweiten Verbindungskammer. Der Verbindungskolben ist hierbei beweglich im Verbindungszylinder angeordnet. Insbesondere kann durch eine Bewegung des Verbindungskolbens im Verbindungszylinder das Volumen der ersten Verbindungskammer vergrößert und somit gleichzeitig das Volumen der zweiten Verbindungskammer verringert werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass statt zwei baulich separaten Fluidspeichern nur ein Verbindungszylinder zur Herstellung des vorgeschlagenen Dämpfersystems notwendig ist. Hierdurch können Herstellungskosten reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verbindungszylinder zusätzlich mindestens ein Federelement, wobei das mindestens eine Federelement zwischen dem Verbindungskolben und einer Zylinderwand, insbesondere einer Zylinderinnenwand, des Verbindungszylinders angeordnet ist. Das Federelement weist eine vorbestimmte Federsteifigkeit auf. Das mindestens eine Federelement übt bei einer Bewegung des Verbindungskolbens eine zusätzliche Kraft auf diesen Verbindungskolben aus. Hierdurch kann das mindestens eine Federelement die Wanksteifigkeit des Dämpfersystems zusätzlich beeinflussen.
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Vorzugsweise ist ein erstes Federelement zwischen dem Verbindungskolben und einer ersten Zylinderinnenwand des Verbindungszylinders und ein zweites Federelement zwischen dem Verbindungskolben und einer zweiten Zylinderinnenwand, die der ersten Zylinderinnenwand gegenüberliegt, angeordnet. Hierbei können das erste und das zweite Federelement zur Zentrierung des Verbindungskolbens dienen. Durch eine Auswahl einer Federsteifigkeit des ersten Federelements und des zweiten Federelements lässt sich eine gewünschte Wanksteife des Dämpfersystems einstellen. Insbesondere kann hierdurch in vorteilhafter Weise ein progressiver oder ein degressiver Wanksteifigkeitsverlauf eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Dämpfersystem zusätzlich mindestens ein Trennventil, wobei mittels des mindestens einen Trennventils eine fluidtechnische Verbindung zwischen der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers und der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers herstellbar und trennbar ist. Wird eine fluidtechnische Verbindung zwischen der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers und der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers durch ein Öffnen des Trennventils hergestellt, so kann die durch die Fluidspeicher bereitgestellte erhöhte Wanksteife reduziert bzw. ausgeschaltet werden. Durch ein Trennen der fluidtechnischen Verbindung, z.B. durch Schließen des Trennventils, kann eine erhöhte Wanksteife wieder eingeschaltet werden.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein Dämpfungsverhalten des Dämpfersystems auch im Betrieb des Fahrzeugs verändert werden kann, insbesondere kann eine erhöhte Wanksteife ausgeschaltet werden, falls diese nicht erwünscht ist.
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Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Veränderung einer Wanksteife eines Fahrzeugs. Ein passives Dämpfersystem umfasst hierbei einen ersten und einen zweiten Dämpfer, wobei der erste und der zweite Dämpfer jeweils eine erste Fluidkammer, eine zweite Fluidkammer und mindestens einen Kolben umfassen. Das Dämpfersystem umfasst weiter ein passives Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes, wobei die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes fluidtechnisch verbunden ist. Weiter ist die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers mit dem passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes fluidtechnisch verbunden. Das passive Mittel zur Bereitstellung eines Gegendruckes stellt einen Gegendruck derart bereit, dass eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers und der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers zum passiven Mittel zur Bereitstellung eines Gegendrucks ausschließlich dann erfolgt oder erlaubt ist, wenn ein resultierender Druck den Gegendruck übersteigt, wobei der resultierende Druck aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugten Druck und/oder aus einem aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugten Druck resultiert.
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Das Dämpfersystem umfasst einen ersten und einen zweiten Fluidspeicher, wobei die erste Fluidkammer des ersten Dämpfers zusätzlich mit dem ersten Fluidspeicher und die erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers zusätzlich mit dem zweiten Fluidspeicher fluidtechnisch verbunden sind. Bei einer, beispielsweise ausschließlich, einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft des ersten Dämpfers erfolgt eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des ersten Dämpfers in den ersten Fluidspeicher, wenn ein aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den ersten Dämpfer erzeugter Druck einen Innendruck des ersten Fluidspeichers übersteigt. Analog erfolgt bei einer, beispielsweise ausschließlich, einseitigen Einwirkung einer Einfederkraft des zweiten Dämpfers eine Fluidbewegung von der ersten Fluidkammer des zweiten Dämpfers in den zweiten Fluidspeicher, wenn ein aufgrund einer Einwirkung einer Einfederkraft auf den zweiten Dämpfer erzeugter Druck einen Innendruck des zweiten Fluidspeichers übersteigt.
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Erfindungsgemäß ist ein Fluidvolumen des ersten Fluidspeichers kleiner als ein Volumen, welches von einer Kolbenstange des ersten Dämpfers verdrängt wird, wenn der Kolben von einer Neutralstellung in eine vollständig eingefederte Stellung bewegt wird. Eine Neutralstellung des Kolbens bezeichnet hierbei eine Stellung, in welcher der Kolben des ersten Dämpfers sich befindet, wenn keine äußeren Kräfte auf den Kolben oder die Kolbenstange wirken. Ist das Fahrzeug beispielsweise abgestellt, so befindet sich der erste Dämpfer in der Neutralstellung. Eine vollständig eingefederte Stellung des Kolbens bezeichnet eine Stellung, wenn ein Volumen der ersten Fluidkammer auf Null oder ein Minimum reduziert ist. Bei einer Einfederung des Kolbens bewegt sich ein Teil des Fluids aus der ersten Fluidkammer über das Dämpferventil in die zweite Fluidkammer und der verbleibende Teil des Fluids zum ersten Fluidspeicher.
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Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Wanksteife eines Fahrzeugs, insbesondere bei einseitiger Einfederung, verändern.
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Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. zeigen:
- 1 ein erstes Dämpfersystem gemäß dem Stand der Technik,
- 2 ein zweites Dämpfersystem gemäß dem Stand der Technik,
- 3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfersystems und
- 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfersystems.
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Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
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Die Dämpfersysteme, die in 1 und 2 dargestellt sind, wurden vorhergehend beschrieben.
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In 3 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfersystems 1 dargestellt. Das Dämpfersystem 1 umfasst einen ersten Dämpfer 10 und einen zweiten Dämpfer 20. Hierbei kann der erste Dämpfer 10 einem linken Vorderrad eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) und der zweite Dämpfer 20 einem rechten Vorderrad eines Fahrzeuges zugeordnet sein. Der erste und der zweite Dämpfer 10, 20 umfassen jeweils eine erste Fluidkammer 11, 21, eine zweite Fluidkammer 13, 23 und einen Kolben 12, 22. Der Kolben 12, 22 ist hierbei beweglich im ersten bzw. zweiten Dämpfer 10, 20 angeordnet. An freien Enden von Kolbenstangen der Kolben 12, 22 kann beispielsweise eine nicht dargestellte Vorderachse des Fahrzeugs befestigt sein.
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Die zweiten Fluidkammern 13, 23 sind nur über ein nicht dargestelltes Dämpferventil, welches z.B. in einen Kolbenkopf der Kolben 12, 22 integriert ist, mit den ersten Fluidkammern 11, 21 verbunden und weisen sonst keine weitere fluidtechnische Verbindung zu einer äußeren Umgebung auf.
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Weiter umfasst das Dämpfersystem 1 einen ersten und einen zweiten Fluidspeicher 14, 24. Weiter umfasst das Dämpfersystem 1 einen Doppelzylinder 50 und ein Federelement 60. Der Doppelzylinder 50 umfasst eine erste Teilkammer 51, eine zweite Teilkammer 52 und einen Doppelkolben 53. Das Federelement 60 ist zwischen einem Verbindungsstück eines ersten und eines zweiten Teilkolbens des Doppelkolbens 53 und einem Fahrzeugaufbau 70 angeordnet. Die erste Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 ist mit dem ersten Fluidspeicher 14 und der ersten Teilkammer 51 des Doppelzylinders 50 fluidtechnisch verbunden. Hierbei ist die erste Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 mit dem ersten Fluidspeicher 14 über ein Drosselventil 15 fluidtechnisch verbunden. Analog ist die erste Fluidkammer 21 des zweiten Dämpfers 20 mit der zweiten Teilkammer 52 des Doppelzylinders 50 und dem zweiten Fluidspeicher 24 fluidtechnisch verbunden. Die fluidtechnische Verbindung der ersten Fluidkammer 21 des zweiten Dämpfers 20 und dem zweiten Fluidspeicher 24 erfolgt ebenfalls über ein Drosselventil 25.
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Ebenfalls dargestellt ist ein Trennventil 80, mittels dessen eine fluidtechnische Verbindung zwischen der ersten Fluidkammer 11 des ersten Dämpfers 10 und der ersten Fluidkammer 21 des zweiten Dämpfers 20 herstellbar und trennbar ist.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfersystems 1 dargestellt. Bezüglich eines Aufbaus und einer fluidtechnischen Verbindung des ersten Dämpfers 10, des zweiten Dämpfers 20 und des Doppelzylinders 50 sowie eines Trennventils 80 kann auf die Ausführungen zu 3 verwiesen werden. Das Dämpfersystem 1 umfasst zusätzlich einen Verbindungszylinder 90, wobei der Verbindungszylinder 90 eine erste Verbindungskammer 91 und eine zweite Verbindungskammer 92 sowie einen Verbindungskolben 93 umfasst. Die erste Verbindungskammer 91 bildet hierbei den ersten Fluidspeicher 14 und die zweite Verbindungskammer 92 den zweiten Fluidspeicher 24. Weiter dargestellt ist ein erstes Federelement 94 und ein zweites Federelement 95. Das erste Federelement 94 ist zwischen dem Verbindungskolben 93 und einer ersten Zylinderinnenwand des Verbindungszylinders 90 angeordnet. Das zweite Federelement 95 ist zwischen dem Verbindungskolben 93 und einer zweiten Zylinderinnenwand, die der ersten Zylinderinnenwand gegenüberliegt, angeordnet. Die Federelemente 94, 95 dienen zur Zentrierung des Verbindungskolbens 93.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfersystem
- 10
- erster Dämpfer
- 11
- erste Fluidkammer
- 12
- Kolben
- 13
- zweite Fluidkammer
- 14
- erster Fluidspeicher
- 15
- Drosselventil
- 20
- zweiter Dämpfer
- 21
- erste Fluidkammer des zweiten Dämpfers
- 22
- Kolben
- 23
- zweite Fluidkammer des zweiten Dämpfers
- 24
- zweiter Fluidspeicher
- 25
- Drosselventil
- 30
- dritter Dämpfer
- 31
- erste Fluidkammer des dritten Dämpfers
- 32
- Kolben
- 33
- zweite Fluidkammer des dritten Dämpfers
- 40
- vierter Dämpfer
- 41
- erste Fluidkammer des vierten Dämpfers
- 42
- Kolben
- 43
- zweite Fluidkammer des vierten Dämpfers
- 50
- Doppelzylinder
- 51
- erste Teilkammer
- 52
- zweite Teilkammer
- 53
- Doppelkolben
- 60
- Federelement
- 70
- Fahrzeugaufbau
- 80
- Trennventil
- 90
- Verbindungszylinder
- 91
- erste Verbindungskammer
- 92
- zweite Verbindungskammer
- 93
- Verbindungskolben
- 94
- erstes Federelement
- 95
- zweites Federelement
