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QUERVERWEIS AUF EINE DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE PATENTANMELDUNG
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Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-49769 , die am 10. Mai 2012 beim Amt für Geistiges Eigentum der Republik Korea eingereicht worden ist und deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen kohlefaserverstärkten Kunststoff verwendet, und genauer gesagt auf eine Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen kohlefaserverstärkten Kunststoff verwendet und die eine Gewichtsreduktion und eine Verbesserung der Haltbarkeit erzielen kann, während sie die gleiche Leistung wie die einer Schraubenfeder aus Stahl zeigt, indem sie den kohlefaserverstärkten Kunststoff verwendet.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In jüngster Zeit ist eine Vielfalt von Forschungen und Entwicklungen in einem Bestreben durchgeführt worden, die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs zu verbessern. So sind zum Beispiel bis heute viele Anstrengungen unternommen worden, um die Kraftstoffeffizienz durch eine Gewichtsreduktion zu verbessern, indem eine Fahrzeugkarosserie unter Benutzung verschiedener alternativer Materialien zu metallischen Materialen, wie etwa Keramik oder Kohlefaser, hergestellt wird.
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Aktiv ist ein Versuch unternommen worden, für eine Gewichtsreduktion Verbundmaterialien, wie etwa einen kohlefaserverstärken Kunststoff (der im Folgenden als „CFRP” (Abkürzung für den englischen Begriff „carbon fiber reinforced plastic”) bezeichnet wird), bei einem Fahrzeuginnenraummaterial, einer Fahrzeugkarosserie, einer Blattfeder, einer Stoßstange und dergleichen zu verwenden.
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Viele Forscher haben Versuche unternommen, eine Feder von der Schraubenart unter Verwendung eines CFRP herzustellen. Aber da ein CFRP anfällig gegenüber Druckspannung oder Scherspannung ist, ist es schwierig, die Feder von der Schraubenart, die eine Kraft durch eine Scherspannung überträgt, nur unter Verwendung eines CFRP herzustellen.
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Deshalb besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von Teilen und Materialien, die eine Gewichtsreduktion erzielen können, eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen und Schraubenfedern ersetzen können.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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Koreanische Patentanmeldung Nr. 10-1995-0010636
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Koreanische Patentanmeldung Nr. 10-1996-0071246
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Koreanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20-1996-0044924
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist in einem Bestreben geschaffen worden, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und sie stellt eine Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer bereit, die einen CFRP verwendet und die eine Gewichtsreduktion und eine Verbesserung der Haltbarkeit erzielen kann, während sie gleichzeitig die gleiche Leistung wie die der Schraubenfeder aus Stahl zeigt, indem sie den CFRP verwendet.
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In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen kohlefaserverstärkten Kunststoff verwendet, Folgendes auf: eine Kolbenstange, die in hin- und herbeweglicher Weise mit einem Zylinder verbunden ist, der mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist; ein erstes Blatt, das an einem Endabschnitt des Zylinders angebracht ist; ein zweites Blatt, das an einem Endabschnitt der Kolbenstange angebracht ist; und ein Federelement, das durch das Aufeinanderstapeln einer Vielzahl von Elementkörpern bereitgestellt wird, die aus einem Prepreg eines mehrfach gestapelten Kohlefasersyntheseharzes hergestellt sind, wobei die Elementkörper Öffnungen aufweisen, wobei sich durch Mittelpunkte der Öffnungen die Kolbenstange erstreckt und die Öffnungen in Richtung auf eine Seite hin allmählich breiter werden, wobei die jeweiligen Elementkörper entlang einer Längsrichtung der Kolbenstange so gestapelt sind, dass die Öffnungen einander gegenüberliegen.
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Die Öffnungen der Elementkörper können auf dem ersten Blatt platziert sein.
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Die Elementkörper können auf dem ersten Blatt so platziert sein, dass die Öffnungen dem zweiten Blatt gegenüberliegen.
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Die Öffnungen der Elementkörper können auf dem zweiten Blatt so angeordnet sein, dass sie einander berühren.
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Die Elementkörper können auf dem zweiten Blatt so angeordnet sein, dass die Öffnungen dem ersten Blatt gegenüberliegen.
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In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen kohlefaserverstärkten Kunststoff verwendet, Folgendes auf: ein Federelement, in dem eine Vielzahl von Elementkörpern entlang einer vertikalen Längsrichtung einer Kolbenstange gestapelt sind, wobei jeder der Elementkörper Folgendes aufweist: ein Stützteil, das eine innere umfangsseitige Oberfläche bildet, die zu einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche der Kolbenstange passt; und ein elastisches Teil, das sich ausgehend von einer Endkante des Stützteils erstreckt und eine allmählich breiter werdende Öffnung bildet, wobei die jeweiligen Elementkörper entlang einer Längsrichtung der Kolbenstange so gestapelt sind, dass die Öffnungen einander gegenüberliegen.
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In dem Elementkörper kann das Stützteil ausgehend von einer Endkante des elastischen Teils angeschlossen sein und kann in einer Außenseite des elastischen Teils angeordnet sein.
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Ein Innendurchmesser des Stützteils kann größer als ein Außendurchmesser der Kolbenstange sein.
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Ein Innendurchmesser des Stützteils kann 40 bis 60% eines Durchmessers der Öffnung betragen.
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Das Stützteil und das elastische Teil können eine Dicke von 2 bis 3 mm aufweisen.
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Das Federelement kann des Weiteren einen ersten Flansch aufweisen, der sich ausgehend von einer Kante der Öffnung erstreckt.
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Das Federelement kann des Weiteren einen ringförmigen Verriegelungsvorsprung aufweisen, der sich ausgehend von einer Kante des ersten Flansches erstreckt.
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Das Federelement kann Folgendes aufweisen: ein Einführloch, das des Weiteren einen ersten Flansch aufweist, der sich ausgehend von einer Kante der Öffnung erstreckt; und ein Aufnahmeloch, das getrennt von dem Einführloch bereitgestellt ist und des Weiteren einen ersten Flansch, der sich ausgehend von einer Kante der Öffnung des elastischen Teils erstreckt, und einen ringförmigen Verriegelungsvorsprung aufweist, der sich ausgehend von einer Kante des ersten Flansches erstreckt, wobei der erste Flansch des Einführlochs auf dem ersten Flansch des Aufnahmelochs platziert ist und das Einführloch und das Aufnahmeloch wiederholt entlang der Längsrichtung der Kolbenstange angeordnet sind.
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Ein Abstand zwischen dem Einführloch und dem Aufnahmeloch, die miteinander entlang der Längsrichtung der Kolbenstange verbunden sind, kann 10 bis 30% eines Innendurchmessers des Stützteils betragen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Struktur einer Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwendet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 und 3 sind konzeptionelle Diagramme, die Anordnungsstrukturen von Aufhängungsfedern für einen Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwenden, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
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4 und 5 sind konzeptionelle Diagramme, die Strukturen eines Elementkörpers in einer Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwendet, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In der ganzen Offenbarung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile durch die ganzen Zeichnungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hindurch.
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1 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Struktur einer Aufhängungsfeder für einen Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwendet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Aus 1 wird ersichtlich, dass die Aufhängungsfeder für den Schwingungsdämpfer so konfiguriert ist, dass sie ein Federelement 500 aufweist, in dem eine Vielzahl von schalenförmigen Elementkörpern 501 zwischen einem ersten Blatt 100 und einem zweiten Blatt 200 entlang einer Längsrichtung einer Kolbenstange 300 gestapelt ist.
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Die Kolbenstange 300 ist in einer hin- und herbeweglichen Weise mit einem Zylinder 400 verbunden, der mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist. Das erste Blatt 100 ist an einem Endabschnitt des Zylinders 400 angebracht, und das zweite Blatt 200 ist an einem Endabschnitt der Kolbenstange 300 angebracht.
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Das Federelement 500 wird durch das Aufeinanderstapeln einer Vielzahl von Elementkörpern 501 bereitgestellt, die aus einem Prepreg eines mehrfach gestapelten Kohlefasersyntheseharzes hergestellt sind. Die Elementkörper 501 weisen die Öffnungen 502 auf, durch deren Mittelpunkte sich die Kolbenstange 300 erstreckt und die in Richtung auf eine Seite hin allmählich breiter werden.
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Die Elementkörper 501 sind entlang der Längsrichtung der Kolbenstange 300 derart gestapelt, dass die Öffnungen 502 gegenseitig einander gegenüberliegen, und sie arbeiten mit der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 300 zusammen. Deshalb zeigen die Elementkörper 501 eine Schwingungsdämpfungsleistung, indem sie eine elastische Verformung in Bezug auf eine Kraft zulassen, die zwischen dem ersten Blatt 100 und dem zweiten Blatt 200 entlang der Längsrichtung der Kolbenstange 300 angelegt wird.
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Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform können auch die nachfolgenden unterschiedlichen Ausführungsformen bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
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2 und 3 sind konzeptionelle Diagramme, die Anordnungsstrukturen von Aufhängungsfedern für einen Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwenden, in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Die Elementkörper, die das Federelement 500 bilden, können eine Schwingungsdämpfungsleistung zeigen, indem sie verschiedene Anordnungsstrukturen anwenden, wie diese in 1, 2 und 3 gezeigt sind.
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So können die Elementkörper 501 zum Beispiel auf dem ersten Blatt 100 derart aufgesetzt sein, dass die Öffnungen 502 in Richtung auf das zweite Blatt 200 gerichtet sind, wie dies in 1 gezeigt ist, oder die Öffnungen 502 der Elementkörper 501 können so platziert sein, wie dies in 2 gezeigt ist.
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Die Elementkörper 501 können auf dem zweiten Blatt 200 derart platziert sein, dass die Öffnungen 502 dem ersten Blatt 100 gegenüberliegen, wie dies in 1 gezeigt ist, oder die Öffnungen 502 der Elementkörper 501 können auf dem zweiten Blatt 200 so angeordnet sein, dass sie einander berühren, wie dies in 3 gezeigt ist.
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Die Struktur des Elementkörpers 501, der das Federelement 500 bildet, wird ausführlicher beschrieben werden.
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Der Elementkörper 501 umfasst ein Stützteil 510, das eine innere umfangsseitige Oberfläche bildet, die zu einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche der Kolbenstange 300 passt.
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Ein elastisches Teil 520 ist ein schalenförmiges Element, das die allmählich breiter werdende Öffnung 502 bildet, die sich ausgehend von einer Endkante des Stützteils 510 erstreckt, und das Stützteil 510 kann je nach den Umständen weggelassen werden.
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Die Vielzahl von Elementkörpern 501 ist entlang der vertikalen Längsrichtung der Kolbenstange 300 aufeinandergestapelt. Um eine geeignete Schwingungsdämpfungsleistung zu zeigen, ist es vorzuziehen, dass die Elementkörper 501 entlang der Längsrichtung der Kolbenstange 300 derart gestapelt sind, dass die Öffnungen 502 einander gegenüberliegen.
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Das Stützteil 510 ist ausgehend von einer Endkante des elastischen Teils 520 angeschlossen und ist in der Außenseite des elastischen Teils 520 angeordnet.
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In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass ein Innendurchmesser d des Stützteils 510 größer als ein Außendurchmesser der Kolbenstange 300 ist, so dass die Elementkörper 501 gleichmäßig sogar auf dem ersten Blatt 100 aufgesetzt werden können, das so angebracht ist, dass es in Bezug auf den Zylinder 400 geneigt ist, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist.
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Es ist vorzuziehen, dass der Innendurchmesser d des Stützteils 510 so ausgelegt wird, dass er innerhalb eines Bereichs von 40 bis 60% eines Durchmessers D der Öffnung 502 gebildet wird.
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Der Elementkörper 501 wird bereitgestellt, indem eine Vielzahl von Prepegs aus Kohlefasersyntheseharz so gestapelt wird, dass das Stützteil 510 und das elastische Teil 520 eine Dicke von 2 bis 3 mm aufweisen.
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Der Innendurchmesser d des Stützteils 510, der Durchmesser D der Öffnung 502, der Dickenbereich des Stützteils 510 und des elastischen Teils 520 sind optimale Bereiche, die bewirken können, dass der Elementkörper 501 eine Haltbarkeit aufrecht erhält, während er gleichzeitig eine gleichmäßige elastische Verformung erlaubt.
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In diesem Fall wird dann, wenn weniger als die unteren Grenzwerte der oben beschriebenen Bereiche vorliegen, wie wenn zum Beispiel der Innendurchmesser d des Stützteils 510 weniger als 40% des Durchmessers D der Öffnung 502 beträgt, die elastische Verformung gestört und die Schwingungsdämpfungsleistung verschlechtert. Das heißt, es ist für diese Struktur schwierig, eine elastische Verformung zu bewirken.
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Wenn die oberen Grenzwerte der oben beschriebenen Bereiche überschritten werden, zum Beispiel wenn der Innendurchmesser d des Stützteils 510 60% des Durchmessers D der Öffnung 502 überschreitet, dann wird keine gleichmäßige und ruhige Schwingungsdämpfungsleistung an den Tag gelegt. Das heißt, die Struktur bewirkt leicht eine elastische Verformung, und es ist schwierig, einen Fahrzeugkarosseriestoß effektiv zu verteilen.
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In der Zwischenzeit ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch bei einer Ausführungsform einer Struktur angewendet werden kann, die des Weiteren einen ersten Flansch 521 und einen Verriegelungsvorsprung 522 aufweist.
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Das heißt, das Federelement 500 kann bei einer Ausführungsform einer Struktur angewendet werden, die des Weiteren den ersten Flansch 521 aufweist, der sich ausgehend von der Kante der Öffnung 502 des elastischen Teils 520 erstreckt, und des Weiteren den ringförmigen Verriegelungsvorsprung 522 aufweist, der sich ausgehend von der Kante des ersten Flansches 521 erstreckt.
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Mit anderen Worten, der erste Flansch 521 und der Verriegelungsvorsprung 522 können als eine technische Einrichtung zur Verhinderung von variablen Größen wie etwa eine Ortsabweichung aufgrund einer gegenseitigen verzerrenden Wölb- bzw. Verbiegungsspannung in dem Prozess des Wiederholens der Wiederherstellung nach der elastischen Verformung jedes Elementkörpers 501 in Bezug auf die Druckkraft zwischen dem ersten Blatt 100 und dem zweiten Blatt 200 (siehe 1) entsprechend der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 300 betrachtet werden.
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Genauer gesagt kann das Federelement 500 bei einer Struktur verwendet werden, in der ein Einführloch 501a in einem Aufnahmeloch 501b platziert ist.
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Das Einführloch 501a ist so konfiguriert, dass sich der erste Flansch 521a ausgehend von der Kante der Öffnung 502a des elastischen Teils 520a erstreckt.
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Getrennt von dem Einführloch 501a ist das Aufnahmeloch 501b eine Struktur, die des Weiteren einen ersten Flansch 521b, der sich ausgehend von der Kante der Öffnung 502b des elastischen Teils 520b erstreckt, und einen ringförmigen Verriegelungsvorsprung 522 aufweist, der sich ausgehend von der Kante des ersten Flansches 521b erstreckt.
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Deshalb sitzt der erste Flansch 521a des Einführlochs 501a auf dem ersten Flansch 521b des Aufnahmelochs 501b auf, und das Einführloch 501a und das Aufnahmeloch 501b, die wie oben konfiguriert sind, sind wiederholt entlang der Längsrichtung der Kolbenstange 300 angeordnet.
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In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass ein Abstand h (siehe 1) zwischen dem Einführloch 501a und dem Aufnahmeloch 501b, die miteinander entlang der Längsrichtung der Kolbenstange 300 verbunden sind, 10 bis 30% des Innendurchmessers d des Stützteils 510 beträgt.
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Die Spanne des Abstands h kann in dem gleichen Kontext betrachtet werden wie der Innendurchmesser d des Stützteils 510, der Durchmesser D der Öffnung 502 und die Dickenbereiche des Stützteils 510 und des elastischen Teils 520.
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Das heißt, wenn der Abstand h weniger als 10% des Innendurchmessers d des Stützteils 510 beträgt, dann kann dadurch eine elastische Rückstoßkraft reduziert werden, wodurch die Entfaltung einer gewünschten Schwingungsdämpfungsleistung gestört wird. Andererseits wird, wenn der Abstand h größer als 30% des Innendurchmessers d des Stützteils 510 ist, ein Widerstand gegen die elastische Verformung übermäßig groß, was es schwierig macht, die elastische Verformung zu bewirken. Als eine Folge davon wird die Entfaltung der gewünschten Schwingungsabsorptionsleistung gestört werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, kann man sehen, dass der grundlegende technische Geist der vorliegenden Erfindung darin liegt, die Aufhängungsfeder für den Schwingungsdämpfer, die einen CFRP verwendet, bereitzustellen, die eine Gewichtsreduktion und eine Verbesserung der Haltbarkeit erzielen kann, während sie die gleiche Leistung wie eine Schraubenfeder aus Stahl zeigt, indem sie einen CFRP verwendet.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben konfiguriert ist, ermöglicht es das Federelement, in dem Elementkörper, die aus dem Prepreg des Kohlefasersyntheseharzes hergestellt sind, vertikal zwischen dem ersten Blatt und dem zweiten Blatt aufeinandergestapelt sind, um die Öffnungen zu bilden, dass die gleiche Schwingungsdämpfungskraft wie die der existierenden Schraubenfeder aus Stahl bereitgestellt wird und dass eine größere Gewichtsreduktion als durch die existierende Schraubenfeder aus Stahl erzielt wird.
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Deshalb kann das Gewicht der Fahrzeugkarosserie reduziert werden, und somit kann auch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert werden.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden sind, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, abgewichen werden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- erstes Blatt
- 300
- Kolbenstange
- 500
- Federelement
- 200
- zweites Blatt
- 400
- Zylinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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