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Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für ein Fluggerät, insbesondere für einen Hubschrauber, mit wenigstens zwei unterschiedlichen, voneinander in axialer Richtung des Stoßdämpfers beabstandeten Drosseln, wobei eine Drossel eine Bodenresonanzdämpfungsdrossel und eine andere eine hubabhängige Drossel ist.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Stoßdämpfern ist der Einsatz von hubunabhängigen Drosseln bzw. hubunabhängigen Dämpfungskomponenten bekannt. Die bekannten Stoßdämpfungskonzepte weisen dabei üblicherweise zwei Zustände auf, wobei in einem der Zustände des Stoßdämpfers seine Drossel geöffnet ist und im anderen Zustand geschlossen ist. Nur so ist es bisher möglich, ein ground resonance valve bzw. eine Bodenresonanzdämpfungsdrossel abzubilden. Bei den bekannten Bodenresonanzdämpfungsdrosseln begrenzt ein federvorgespanntes Element den Volumenstrom innerhalb des Stoßdämpfers in eine Richtung, während in eine andere Richtung der Volumenstrom eine dazu unterschiedlichen Begrenzung erfährt.
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Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Stoßdämpferkonzepten ist, dass es dabei nicht möglich ist, zwei unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken für unterschiedliche Stoßdämpferhübe bereitzustellen und dabei insbesondere eine verstärkte Stoßdämpfung bei überwiegend, d.h. beispielsweise zu mehr als 80% eingefahrenem Stoßdämpfer bereitzustellen, während gleichzeitig eine Bodenresonanzdämpfung über den gesamten oder nahezu gesamten Stoßdämpferhub sichergestellt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher einen verbesserten Stoßdämpfer bereitzustellen, mittels dem die den bekannten Stoßdämpfern innewohnende Problematik überwunden werden kann. Dies wird erfindungsgemäß mit einem Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist ein Stoßdämpfer für ein Fluggerät, insbesondere für einen Hubschrauber vorgesehen, mit wenigstens zwei unterschiedlichen, voneinander in axialer Richtung des Stoßdämpfers beabstandeten Drosseln, wobei eine Drossel eine Bodenresonanzdämpfungsdrossel und eine andere eine hubabhängige Drossel ist. Die Bodenresonanzdämpfungsdrossel ist hierbei üblicherweise als eine hubunabhängige Drossel ausgebildet. Der Begriff des Stoßdämpfers bezeichnet insbesondere hydraulische oder pneumatische Stoßdämpfer, mit zueinander linear bewegbarem Zylinder- und Kolbenabschnitt. Durch die Beabstandung der beiden Drosseln in axialer Richtung zueinander ist es möglich, das Dämpfungsverhalten des Stoßdämpfers entsprechend der Positionierung der beiden Drosseln und entsprechend des Stoßdämpferhubs des Stoßdämpfers einzustellen. Je nach Abstand der beiden Drosseln und je nach Stoßdämpferhub können so unterschiedliche Dämpfungsverhalten des Stoßdämpfers eingestellt bzw. erreicht werden. Der Stoßdämpfer kann so ausgebildet sein, dass der Abstand der beiden Drosseln in einem ausgefahrenen Zustand des Stoßdämpfers mehr als 80% des Stoßdämpferhubs und insbesondere mehr als 90% des Stoßdämpferhubs beträgt. Hierzu kann beispielsweise eine Drossel wenigstens teilweise dem Zylinderabschnitt und die andere Drossel wenigstens teilweise dem Kolbenabschnitt des Stoßdämpfers zugeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass die hubabhängige Drossel dazu ausgebildet ist, eine Dämpfwirkung zu entfalten, wenn der Stoßdämpfer zu wenigstens 80%, insbesondere zu wenigstens 90%, eingefahren ist. Hierzu kann beispielsweise wenigstens eine Komponente der hubabhängigen Drossel an einer entsprechenden Position beispielsweise eines Zylinderabschnitts des Stoßdämpfers vorgesehen sein. Die Position der Komponente kann dabei der Position des zu entsprechend 80% oder 90% oder zu einem sonstigen Prozentsatz eingefahrenen Kolbenabschnitt des Stoßdämpfers entsprechend. Bei der fraglichen Komponente kann es sich beispielsweise um eine Steuerkante, einen Teil einer Steuerkante oder einen sonstigen Drosselkörper der hubabhängigen Drossel handeln. Die hubabhängige Drossel kann hierbei ferner derart wenigstens zweiteilig ausgebildet sein, dass wenigstens ein Teil der hubabhängigen Drossel an dem Zylinderabschnitt des Stoßdämpfers vorgesehen ist und wenigstens ein anderer Teil der Drossel an dem Kolbenabschnitt des Stoßdämpfers vorgesehen ist. Anders ausgedrückt können wenigstens zwei Teile der hubabhängigen Drossel an relativ zueinander bewegbaren Komponenten des Stoßdämpfers vorgesehen sein und/oder bei wenigstens einem Teil der Relativbewegung von relativ zueinander bewegbaren Komponenten des Stoßdämpfers miteinander zum Entfalten einer Drosselwirkung wechselwirken.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Bodenresonanzdämpfungsdrossel dazu ausgebildet ist, eine Dämpfungswirkung zu entfalten, wenn der Stoßdämpfer im Bereich von höchstens 50% bis wenigstens 85% eingefahren ist. Denkbar sind auch davon abweichende Einfahrgrade des Stoßdämpfers. Die vorliegend angegebenen Prozentzahlen können sich dabei auf Zustände des Stoßdämpfers beziehen, bei denen eine 0%-Angabe einen vollständig ausgefahrenen Stoßdämpfer entspricht und eine 100%-Angabe einen vollständig eingefahrenen Stoßdämpfer oder umgekehrt entspricht. Der Begriff der Dämpfwirkung bzw. der Dämpfungswirkung bezeichnet vorliegend einen Zustand, in dem eine Drossel einen Fluidstrom so drosselt, dass die Relativbewegung der Stoßdämpferkomponenten entsprechend gedämpft bzw. gebremst wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Bodenresonanzdämpfungsdrossel eine Ausnehmung und einen mit der Ausnehmung fluchtenden Drosselkörper, insbesondere einen Bolzen umfasst, die in einem wenigstens teilweise eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers einen Ringspalt definieren, der den gesamten oder einen Teil des Dämpfungsfluidflusses zwischen zwei Bereichen des Stoßdämfers drosselt. Der Begriff des Dämpfungsfluidflusses kann vorliegend jeglichen Fluidfluss betreffen, der während eines Dämpfungsvorgangs innerhalb des Stoßdämpfers auftritt. Die beiden Bereiche des Stoßdämpfers können allgemein zwei unterschiedliche Bereiche innerhalb bzw. am Stoßdämpfer bezeichnen, zwischen denen ein Dämpfungsfluid des Stoßdämpfers während eines Dämpfungsvorgangs durch die Drossel oder die Drosseln strömt. Der Ringspalt kann durch einen Innenabschnitt der Ausnehmung und einem Außenabschnitt des Drosselkörpers definiert sein, sich zwischen den genannten Abschnitten erstrecken bzw. von diesen umgrenzt sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Bodenresonanzdämpfungsdrossel einen federvorgespannten Abschnitt, insbesondere ein federvorgespanntes Blech, und eine Auflage umfasst, wobei der federvorgespannte Abschnitt kleinere Drosselöffnungen umfasst, als die Drosselöffnungen der Auflage. Vorliegend kann auch jeweils eine einzelne Drosselöffnung gemeint sein. Der federvorgespannte Abschnitt kann in einem Zustand auf der Auflage aufliegen und wenigstens einen Teil der Öffnung der Ablage abdecken. Ein Fluidstrom, der durch die Auflage bzw. durch die Öffnung der Auflage strömt, muss dabei auch durch die kleinere Öffnung des federvorgespannten Abschnitts strömen. In einem Zustand, in dem der federvorgespannte Abschnitt und die Auflage nicht aneinander aufliegen, kann ein Fluidstrom, der durch die Öffnungen der Auflage strömt, beispielsweise seitlich und wenigstens teilweise an dem federvorgespannten Abschnitt vorbeiströmen und so die kleineren Drosselöffnungen des Federvorgespannten Abschnitts wenigstens teilweise umströmen. Hierdurch liegen in den beiden Zuständen unterschiedliche Strömungswiderstände an der Drossel vor.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Ausnehmung und die Bodenresonanzdämpfungsdrosseln an einer und der selber Komponente des Stoßdämpfers vorgesehen sind, die relativ zum Drosselkörper zur Ausführung der Dämpfungsfunktion beweglich ist und/oder dass der Drosselkörper wenigstens eine in axialer Richtung Verlaufende Nut umfasst. Die Dämpfungsfunktion bezeichnet hierbei die Dämpfungsfunktion des Stoßdämpfers. Bei der gemeinsamen Komponente der Bodenresonanzdämpfungsdrossel und des Drosselkörpers der hubabhängigen Drossel kann es sich um einen Kolbenabschnitt des Stoßdämpfers handeln. Die Nut kann dabei so ausgestaltet werden, dass sie durch ihre Tiefe und/oder Länge bzw. durch ihren Querschnitt zur Festlegung der Drosselwirkung des Drosselkörpers genutzt werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass zwischen dem Drosselkörper und der Auflage ein Hohlraum, insbesondere ein wenigstens teilweise zylinderförmiger Hohlraum ausgebildet ist, durch welchen das Dämpfungsfluid zwischen der Bodenresonanzdämpfungsdrossel und der hubabhängigen Drossel in einem Zustand fließen kann, in welchem die hubabhängige Drossel eine Drosselwirkung entfaltet. Vorliegend wird dann von einer Drosselwirkung der hubabhängigen Drossel gesprochen, wenn der Drosselkörper und die Ausnehmung der hubabhängigen Drossel wenigstens teilweise auf gleicher axialer Höhe bzw. Position des Stoßdämpfers angeordnet sind. Durch die entsprechende, beispielsweise wenigstens teilweise zylinderförmige Ausbildung der Ausnehmung ist es möglich, diese als Teil der hubabhängigen Drossel sowohl zum hubabhängigen Drosseln als auch zum Zuführen des Dämpfungsfluids zur Bodenresonanzdämpfungsdrossel zu nutzen. Insbesondere ist es denkbar, eine Wandung der zylinderförmigen Ausnehmung als Teil der Bodenresonanzdämpfungsdrossel zu nutzen. Beispielsweise kann eine Wandung der Ausnehmung der Auflage der Bodenresonanzdämpfungsdrossel entsprechen oder mit dieser unmittelbar oder mittelbar mittels höchstens einer, höchstens zwei oder höchstens drei Komponenten gekoppelt sein. Damit wird die Ausbildung zweier axial voneinander beabstandeter, unterschiedlicher Drosseln vereinfacht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass sich die Ausnehmung und der Drosselkörper in Axialrichtung in etwa gleich weit erstrecken. Damit kann gemeint sein, dass die Tiefe der Ausnehmung so gewählt ist, dass der Drosselkörper darin ganz oder teilweise eintauchen kann. Insbesondere kann gemeint sein, dass sich die Ausdehnung bzw. Länge der beiden Komponenten um weniger als 50% unterscheidet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die gesamte Länge der Ausnehmung und/oder des Drosselkörpers zum Bereitstellen einer gewünschten Dämpfungswirkung genutzt werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der Drosselkörper wenigstens einen Zylinderförmigen und/oder wenigstens einen kegelstumpfförmigen Abschnitt umfasst. Der zylinderförmige Abschnitt kann dazu ausgebildet sein, in Wechselwirkung mit der Ausnehmung oder einem Teil der Ausnehmung einen definierten und insbesondere über eine bestimmte Hublänge konstant bleibenden Ringspalt und damit eine definierte Drosselwirkung zu ermöglichen. Der wenigstens eine kegelstumpfförmige Abschnitt des Drosselkörpers vereinfacht dessen Ausführung und dessen Hineingleiten in die Ausnehmung. Weiterhin kann der kegelstumpfförmige Abschnitt des Drosselkörpers für einen gleichmäßigeren Fluidstrom innerhalb bzw. zwischen den beiden Drosseln sorgen.
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Die Erfindung ist ferner auf ein Fluggerät, insbesondere einen Hubschrauber, mit wenigstens einem Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1-9 gerichtet, wobei der Stoßdämpfer ein Fahrwerkstoßdämpfer des Fluggeräts ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile sind anhand der in den Figuren beispielhaft dargestellten Ausführungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers in einem Längsschnitt;
- 2: eine Schnittansicht einer Bodenresonanzdämpfungsdrossel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers;
- 3a und 3b: seitliche Schnittansichten eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers in ausgefahrener (3a) und eingefahrener (3b) Stellung; und
- 4a und 4b: perspektivische Außenansichten eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers in ausgefahrener (4a) und eingefahrener (4b) Stellung.
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1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers für ein Fluggerät, insbesondere für einen Hubschrauber, mit zwei unterschiedlichen, voneinander in axialer Richtung des Stoßdämpfers beabstandete Drosseln 1, 2. Die axiale Richtung ist in 1 durch die gestrichelte Mittellinie angedeutet und kann im Wesentlichen der Bewegungsrichtung des Stoßdämpfers entsprechen, die beim Durchführen von Dämpfungsbewegungen zu beobachten ist. Die beiden Drosseln 1, 2 können sich in unterschiedlicher Hinsicht voneinander unterscheiden. Denkbar sind Unterschiede hinsichtlich der Querschnittsgeometrien der Drosselöffnungen, unterschiedliche Positionierungen innerhalb des Gefüges des Stoßdämpfers und/oder sonstige Unterschiede zwischen den Drosseln 1, 2. Die in der 1 weiter unten gezeigte Drossel 1 ist eine Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 und die weiter oben gezeigte Drossel 2 ist eine hubabhängige Drossel 2, deren Drosselwirkung im Ausführungsbeispiels der 1 in einem überwiegen eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers auftritt. Bei dem Stoßdämpfer kann es sich um einen Fluidstoßdämpfer bzw. einen Hydraulikstoßdämpfer mit einem entsprechenden Dämpfungsfluid handeln. Der Stoßdämpfer kann auch in anderen Fluggeräten als Hubschraubern eingesetzt werden, bei denen ein Aufschwingen zu einer katastrophalen Beschädigung führen kann und/oder die sensible auf Bodenresonanzschwingungen reagieren können.
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Die von der Erfindung gelöste Aufgabe besteht darin, nach Auftreffen der Räder des Fluggeräts auf der Landebahn zunächst nahezu keine Dämpfung stattfinden zu lassen. Erst nach einem Großteil, beispielsweise 80-90%, des Stoßdämpferhubs soll erfindungsgemäß eine Dämpfung erlaubt werden. Erfindungsgemäß wird ferner die Aufgabe gelöst, eine Bodenresonanzdämpfung, welche ein Aufschwingen des Helikopters in der statischen Position bei beispielsweise zu 50-85% eingefahrenem Stoßdämpfer zu verhindern. Erfindungsgemäß kann eine Bodenresonanzdämpfung auch bei einem ansonsten ungedämpften oder nahezu ungedämpften Anfedern sichergestellt werden. Dabei findet die eigentlich Dämpfung ausschließlich oder überwiegend durch den oben vorgesehenen Bolzen 22 bzw. Dämpfungskörper 22 statt, welcher die Dämpfung durch einen Ringspalt bzw. durch eine Querschnittsverengung realisiert. Es ist auch denkbar, diese hubgesteuerte Dämpfung durch eine Verlängerung des Drosselkörpers 22 zu vergrößern. Ferner ist es denkbar zur Festlegung einer Dämpfungswirkung des Drosselkörpers 22 daran wenigstens eine insbesondere in axialer Richtung verlaufende Nut 23 vorzusehen. Die durch den Drosselkörper 22 verursachte Querschnittsverengung und damit dessen Drosselwirkung kann dabei maßgeblich durch die Form der Nut 23 bzw. der Nuten 23 bestimmt sein.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist zu erkennen, dass die hubabhängige Drossel 2 dazu ausgebildet ist, eine Dämpfwirkung zu entfalten, wenn der Stoßdämpfer wenigstens zu ca. 80%, insbesondere wenigstens zu ca. 90% eingefahren ist. Dagegen kann die Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 unabhängig von dem Einfahrzustand des Stoßdämpfers eine entsprechend Dämpfwirkung entfalten. Insbesondere kann die Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 dazu ausgebildet sein, eine Dämpfwirkung zu entfalten, wenn der Stoßdämpfer im Bereich von höchstens 50% bis wenigstens 85% eingefahren ist.
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Die hubabhängige bzw. hubgesteuerte Dämpfung 2 kann eine Ausnehmung 21 und einen mit der Ausnehmung 21 fluchtenden Drosselkörper 22 umfassen. Der Drosselkörper 22 kann hierbei als Bolzen 22 ausgebildet sein. In dem in 1 gezeigten, überwiegend bzw. vollständig eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers definieren die beiden Komponenten, Drosselkörper 22 und Ausnehmung 21, einen dazwischen angeordneten Ringspalt oder einen sonstigen Steuerspalt der hubabhängigen Drossel 2. In dem in 1 gezeigten, ganz oder nahezu ganz eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfer strömt beim Dämpfen das Dämpfungsfluid zwischen den zwei Bereichen 3, 4 des Stoßdämpfers und durch den Ringspalt hindurch. Hierdurch wird die hubabhängige Drosselwirkung der Drossel 2 in einen wenigstens teilweise oder überwiegend eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers erreicht.
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Während des Einfederns des Stoßdämpfers kann das Ölvolumen bzw. das Volumen des Dämpfungsfluids vom oberen Bereich 3 des Stoßdämpfers durch eine Fixbohrung 14 bzw. durch wenigstens eine Öffnung 14 in einer Auflage 12 in einen unteren Bereich 4 des Stoßdämpfers strömen bzw. verdrängt werden. Dabei kann ein ansonsten an der Auflage 12 anliegendes, federvorgespanntes Blech 11 bzw. ein entsprechender federvorgespannter Abschnitt 11 gegen die Wirkung der entsprechenden Feder geöffnet bzw. von der Auflage 12 entfernt werden und dadurch einen größeren Ölvolumenstrom bzw. Fluidvolumenstrom in diese Richtung freigeben. Der federvorgespannte Abschnitt 11 kann hierbei als Teil des ground resonance valve bzw. der Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 angesehen werden. Am Kolbenabschnitt des Stoßdämpfers kann ferner ein Trennkolben 15 vorgesehen sein.
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2 verdeutlicht die Funktionsweise der Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1, bei der der federvorgespannte Abschnitt 11 gegen die Auflage 12 gedrückt wird und in diesem Zustand der Fluidstrom durch die Drossel 1 maßgeblich durch die kleineren Öffnungen 13 des federvorgespannten Abschnitts 11 limitiert wird. In einem Zustand, in dem ein Fluidstrom, wie durch den Pfeil in 2 angedeutet, von links nach rechts auf den federvorgespannten Abschnitt 11 wirkt, wird dieser Abschnitt 11 in der 2 nach rechts bewegt und dadurch die größere Öffnung 14 der Auflage 12 für den Fluidstrom komplett oder nahezu komplett freigegeben. Somit liegen je nach Druck bzw. Fluidverhältnissen an der Drossel 1 unterschiedliche Strömungswiderstände für den Fluidstrom vor.
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Wie 3a und 3b zu entnehmen ist, kann die Ausnehmung 21 und die Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 an einer Komponente des Stoßdämpfers vorgesehen sein, die relativ zum Drosselkörper 22 zum Ausführung der Dämpfungsfunktion des Stoßdämpfers beweglich ist. 3a zeigt dabei einen Zustand des ausgefahrenen Stoßdämpfers, während 3b einen eingefahrenen bzw. wenigstens teilweise oder überwiegend eingefahrenen Stoßdämpfer zeigt. In 3a ist die hubabhängige Drossel 2 demnach räumlich in zwei Komponenten, nämlich die weiter unten vorgesehene Ausnehmung 21 und den weiter oben vorgesehen Drosselkörper 22, aufgeteilt, so dass mittels der hubabhängigen Drossel 2 in dem in 3a gezeigten Hubbereich keine oder nahezu keine Drosselwirkung erzeugt wird.
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Dies ändert sich in dem in 3b gezeigten Zustand, in dem die hubabhängige Drossel 2 durch den in die Ausnehmung 21 eingeführten oder wenigstens teilweise eingeführten Drosselkörper 22 eine Drosselwirkung entfalten kann.
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Zwischen dem Drosselkörper 22 und der Auflage 12 kann somit insbesondere in dem wenigstens teilweise eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers der 3b ein Hohlraum definiert sein, welcher insbesondere wenigstens teilweise zylinderförmig ausgebildet sein kann. Durch diesen wenigstens teilweise zylinderförmig ausgebildeten Hohlraum kann das Dämpfungsfluid zwischen der Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 und der hubabhängigen Drossel 2 fließen, während die hubabhängige Drossel 2 eine Drosselwirkung entfaltet.
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Die Ausnehmung 21 und der Drosselkörper 22 können sich in axialer Richtung in etwa gleich weit erstrecken. Wie 3b zu entnehmen ist, kann in einem eingefahrenen Zustand des Stoßdämpfers der Drosselkörper 22 in etwa zur Hälfte bzw. zwischen 30% und 70% innerhalb der Ausnehmung 21 eingeführt sein. Hierdurch wird genug Raum zwischen dem Drosselkörper 22 und der Ausnehmung 21 bzw. der Auflage 12 gelassen, um einen möglichst wenig gehinderten Fluidstrom zwischen der Bodenresonanzdämpfungsdrossel 1 und der hubabhängigen Drossel 2 zu ermöglichen.
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4a und 4b zeigen eine Außenansicht des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, wobei im Außenbereich des Stoßdämpfers Anschlüsse und Komponenten vorgesehen sein können, die einen gewünschten Dämpfungsfluidfluss ermöglichen oder vereinfachen.
