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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer und insbesondere auf einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem sich verschiebenden Fluidisolator.
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Hydraulische Schwingungsdämpfer, die auch als Stoßdämpfer bekannt sind, wandeln allgemein die kinetische Energie beweglicher Teile in thermische Energie um, während übermäßige Schwingungsamplituden (d. h. Schwingungen) reduziert werden. Im Allgemeinen beinhaltet der Dämpfer ein Druckrohr, eine Kolbenstange und ein Hydraulikfluid. Die Kolbenstange ist innerhalb des Druckrohrs mit Dichtungen angeordnet, die eine durch das Druckrohr definierte innere Hydraulikkammer gegen Atmosphäre abdichten. Beim Betrieb wird das Hydraulikfluid durch Bohrungen, die allgemein von oder in der Kolbenstangenstruktur getragen werden, durch Bewegung der Kolbenstange gedrückt. Im Allgemeinen bestimmt dieser eingeschränkte Fluss von Hydraulikfluid die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers. Verbesserungen bei der Feinabstimmung der Designmöglichkeiten von Schwingungsdämpfern, einschließlich einer Abstimmbarkeit für kleinere Verschiebungs- oder Schwingungsamplitudenereignisse, sind wünschenswert.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Schwingungsdämpfer gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Gehäuse, eine Kolbenstange und einen Isolator. Das Gehäuse definiert erste und zweite Öffnungen. Die Kolbenstange ist so konstruiert und angeordnet, dass sie sich entlang einer Achse in Bezug auf das Gehäuse hin- und herbewegt. Durch das Gehäuse und die Kolbenstange ist eine Kammer definiert und steht zwischen den ersten und zweiten Öffnungen in Fluidverbindung. Der Isolator ist in der Kammer angeordnet und steht in abdichtendem Kontakt mit der Kolbenstange und dem Gehäuse. Wenn sich die Kolbenstange in der ersten Richtung bewegt, bewegt sich der Isolator in einer ersten Richtung in Richtung der ersten Öffnung und wenn sich die Kolbenstange in der zweiten Richtung bewegt, bewegt sich die Kolbenstange in eine entgegengesetzte zweite Richtung in Richtung der zweiten Öffnung.
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Zusätzlich zu der vorhergehenden Ausführungsform enthalten die ersten und zweiten Öffnungen und die Kammer ein Hydraulikfluid.
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Alternativ oder zusätzlich dazu steht in der vorhergehenden Ausführungsform ein Durchgang in Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Öffnungen.
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Alternativ oder zusätzlich dazu bilden der Durchgang, die erste Öffnung, die zweite Öffnung und die Kammer in der vorhergehenden Ausführungsform eine geschlossene Schleife.
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Alternativ oder zusätzlich dazu erstreckt sich das Gehäuse in der vorstehenden Ausführungsform in Umfangsrichtung um die Kolbenstange.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist die Kammer in der vorhergehenden Ausführungsform ringförmig.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist der Isolator in der vorhergehenden Ausführungsform ringförmig.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist der Isolator in der vorhergehenden Ausführungsform ein O-Ring.
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Alternativ oder zusätzlich dazu steht der Isolator in der vorhergehenden Ausführungsform in Rollkontakt mit dem Gehäuse und der Kolbenstange.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist der Isolator in der vorhergehenden Ausführungsform elastisch flexibel.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist der Schwingungsdämpfer in der vorhergehenden Ausführungsform ein Fahrzeugstoßdämpfer.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist ein Durchmesser eines Querschnitts des O-Rings in der vorhergehenden Ausführungsform größer als der Durchmesser der ersten und zweiten Öffnungen.
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Gemäß einer anderen, nicht einschränkenden Ausführungsform beinhaltet ein Teleskopdämpfer eine Kolbenstange, ein Gehäuse, erste und zweite Dichtungen und mindestens einen Rollisolator. Die Kolbenstange ist so konstruiert und angeordnet, dass sie sich entlang einer Achse hin- und herbewegt. Das Gehäuse erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Kolbenstange, definiert eine Vielzahl von axial beabstandeten Anschlüssen, definiert mindestens teilweise mindestens einen Durchgang in Fluidverbindung zwischen der Vielzahl von Anschlüssen und mindestens eine ringförmige Kammer ist radial zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange definiert. Die ersten und zweiten Dichtungen werden zwischen und in Kontakt mit der Kolbenstange und dem Gehäuse getragen. Die erste Dichtung ist axial von der zweiten Dichtung beabstandet und die mindestens eine Kammer ist axial zwischen den ersten und zweiten Dichtungen angeordnet. Der mindestens eine Rollisolator ist in der mindestens einen Kammer zur axialen Verschiebung zwischen und über die Vielzahl von Anschlüssen angeordnet. Der mindestens eine Rollisolator steht in elastischem Kontakt mit dem Gehäuse und der Kolbenstange.
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Zusätzlich zu der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet die Vielzahl von Anschlüssen erste und zweite Anschlüsse, die jeweils in direkter Fluidverbindung zwischen einem Durchgang des mindestens einen Durchgangs und einer Kammer der mindestens einen Kammer stehen.
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Alternativ oder zusätzlich zu dieser Ausführungsform enthält der Teleskopdämpfer ein Hydraulikfluid, das in den ersten und zweiten Anschlüssen, dem Durchgang und der Kammer enthalten ist.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu ist in der vorstehenden Ausführungsform der Rollisolator axial zwischen den ersten und zweiten Unterkammern der Kammer angeordnet und definiert diese, wobei die erste Unterkammer in direkter Fluidverbindung mit dem ersten Anschluss steht und die zweite Unterkammer in direkter Fluidverbindung mit dem zweiten Anschluss steht.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist in der vorhergehenden Ausführungsform der Rollisolator so konstruiert und angeordnet, dass er sich in Axialrichtung verschiebt, wenn sich die Kolbenstange in der Axialrichtung bewegt, und axial in eine entgegengesetzte Richtung verschiebt, wenn sich die Kolbenstange in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
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Alternativ oder zusätzlich dazu nimmt in der vorhergehenden Ausführungsform die erste Unterkammer in ihrem Volumen ab und die zweite Unterkammer nimmt in ihrem Volumen zu, wenn sich der Rollisolator in der Axialrichtung verschiebt, und die erste Unterkammer nimmt in ihrem Volumen zu und die zweite Unterkammer nimmt in ihrem Volumen ab, wenn sich der Rollisolator in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist der Rollisolator in der vorhergehenden Ausführungsform ein elastisch flexibler O-Ring.
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Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne weiteres hervor.
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Figurenliste
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Andere Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:
- 1 ist ein Querschnitt eines Schwingungsdämpfers als eine nicht einschränkende Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein Querschnitt eines sich verschiebenden Isolators des Schwingungsdämpfers;
- 3 ist ein Querschnitt des Schwingungsdämpfers mit einer sich verschiebenden Dichtung des Schwingungsdämpfers, der sich in einer Axialrichtung bewegt;
- 4 ist ein Querschnitt des Schwingungsdämpfers, wobei sich die verschiebende Dichtung in einer entgegengesetzten Axialrichtung bewegt; und
- 5 ist ein Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des Schwingungsdämpfers.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine nicht einschränkende exemplarische Ausführungsform eines Teleskopschwingungsdämpfers 20 dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 20 kann ein Gehäuse 22, eine Kolbenstange 24, einen sich verschiebenden Fluidisolator 26 und zwei Dichtungen 28, 30 beinhalten. Das Gehäuse 22 umgibt im Allgemeinen die Kolbenstange 24, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie sich entlang einer Achse A hin- und herbewegt. Die Dichtungen 28, 30 sind axial voneinander beabstandet und werden zwischen dem Gehäuse 22 und der Kolbenstange 24 zur Aufnahme eines Fluids, das ein Hydraulikfluid sein kann, getragen. In einer Ausführungsform können die Dichtungen 28, 30 in dem Gehäuse 22 sitzen und sind geeignet, um abdichtend gegen eine Fläche 32 der Kolbenstange 24 zu gleiten. Die Fläche 32 kann im Wesentlichen zylindrisch sein und radial nach außen weisen, und die Dichtungen 28, 30 können in Umfangsrichtung kontinuierlich und/oder ringförmig sein.
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Das Gehäuse 22 beinhaltet eine Stirnseite 34, die der Fläche 32 im Wesentlichen gegenüberliegt und im Allgemeinen in Bezug auf die Achse A radial nach innen weisen kann. Die Stirnseite 34 kann einen Mittelabschnitt 36 aufweisen, der in Umfangsrichtung durchgehend, im Wesentlichen zylindrisch sein kann und sich axial zwischen zwei gegenüberliegenden Endabschnitten 38, 40 erstreckt. Der Mittelabschnitt 36 ist von der Fläche 32 der Kolbenstange 24 radial nach außen beabstandet. Die Endabschnitte 38, 40 ragen allgemein aus dem Mittelabschnitt 36 hervor und radial nach innen zu der Fläche 32 der Kolbenstange 24. Durch die Endabschnitte 38, 40, den Mittelabschnitt 36 der Stirnseite 34 und die Fläche 32 sind Grenzen einer Kammer 42 definiert. In dem Beispiel der Fläche 32 und des Mittelabschnitts 36, die beide zylindrisch sind, kann die Kammer 42 im Allgemeinen ringförmig sein.
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Die von dem Gehäuse 22 getragene Stirnseite 34 definiert die Grenzen von zwei axial beabstandeten Anschlüssen oder Öffnungen 44, 46. Der erste Anschluss 44 kann zwei oder mehr axial ausgerichtete und in Umfangsrichtung beabstandete Anschlüsse sein und kann in der Nähe des ersten Endabschnitts 38 der Stirnseite 34 liegen. Der zweite Anschluss 46 kann auch zwei oder mehr axial ausgerichtete und in Umfangsrichtung beabstandete Anschlüsse sein und kann in der Nähe des zweiten Endabschnitts 40 liegen, sodass beide Anschlüsse 44, 46 in Fluidverbindung mit gegenüberliegenden Enden der Kammer 42 stehen.
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Das Gehäuse 22 kann ferner Begrenzungen eines Durchgangs 48 definieren, der sich zwischen den Anschlüssen 44, 46 erstreckt und mit diesen in Fluidverbindung steht. Die Anschlüsse 44, 46, die Kammer 42 und der Durchgang 48 können im Allgemeinen ein geschlossener Kreislauf sein, der fähig ist, ein Hydraulikfluid in eine Richtung zu leiten, die mit einer Axialrichtung der Kolbenstangenbewegung verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform können die Begrenzungen des Durchgangs 48 im Wesentlichen durch eine andere Struktur definiert sein, die allgemein an dem Gehäuse 22 angebracht ist. So kann beispielsweise der Durchgang 48 über einen Schlauch oder ein Rohr hergestellt werden, der/das mit dem Gehäuse 22 an den Anschlüssen 44, 46 verbunden oder ein Teil davon ist. Es wird in Betracht gezogen und verstanden, dass die Anschlüsse 44, 46 eine beliebige Vielfalt von Öffnungen oder Formen einschließlich Spalten oder Schlitzen einschließen. In einem Beispiel kann jeder Anschluss 44, 46 in Umfangsrichtung kontinuierlich sein und radial nach außen für eine direkte Fluidverbindung mit dem Durchgang 48 verbunden sein, der in einer alternativen Ausführungsform ringförmig sein kann.
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Der sich verschiebende Fluidisolator 26 ist in der Kammer 42 angeordnet und unterteilt die Kammer in zwei Unterkammern 50, 52. Während des Betriebs des Schwingungsisolators 20 und wenn sich die Kolbenstange 24 entlang der Achse A hin- und herbewegt, bewegt sich der Isolator 26 axial innerhalb der Kammer 42 und in Bezug auf das Gehäuse 22 und die Kolbenstange 24, wodurch sich die Volumina der beiden Unterkammern 50, 52 ändern. Das heißt, wenn das Volumen einer Unterkammer zunimmt, nimmt das Volumen der anderen Unterkammer ab und das Hydraulikfluid wird entsprechend verdrängt.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird die axiale Verschiebung des Isolators 26 in einer Ausführungsform über eine Rollbewegung des Isolators selbst erreicht. Insbesondere kann der Isolator 26 einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen, der auf der Fläche 32 der Kolbenstange 24 und dem Mittelabschnitt 36 der Stirnseite 34 abrollt. In der dargestellten Ausführungsform kann der sich verschiebende Fluidisolator 26 ringförmig und/oder ein elastomerer O-Ring sein, der elastisch auf dem Mittelabschnitt 36 der Stirnseite 34 und der gegenüberliegenden Fläche 32 der Kolbenstange 24 anliegt und abdichtet. Ein Querschnittsdurchmesser (siehe Pfeile 54 in 2) des Isolators 26 kann etwas größer als ein zwischen dem Mittelabschnitt 36 der Stirnseite 34 und der Kolbenstangenfläche 32 gemessener Abstand (siehe Pfeile 56 in 1) sein. Darüber hinaus kann der Querschnittsdurchmesser 54 größer als ein Durchmesser oder eine axiale Breite in Bezug auf die Achse A (siehe Pfeile 58 in 1) jedes Anschlusses 44, 46 sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 3 und bei Betrieb des Schwingungsdämpfers 20, verschiebt sich der Isolator 26 in der ersten Axialrichtung 60, während er sich selbst in eine erste Drehrichtung oder Ausrichtung (siehe Pfeile 62 in 3) dreht, wenn sich die Kolbenstange 24 in einer ersten Axialrichtung (siehe Pfeil 60 in 3) bewegt. Wenn sich der Isolator 26 entlang der ersten Axialrichtung 60 verschiebt, verringert sich das Volumen der ersten Unterkammer 50 und das Volumen der zweiten Unterkammer 52 nimmt zu, sodass das Hydraulikfluid (siehe Pfeil 64 in 3) durch den ersten Anschluss 44, durch den Durchgang 48, durch den zweiten Anschluss 46 und in die zweite Unterkammer 52 strömt. Der Widerstand gegenüber der Hydraulikfluidströmung, der im Allgemeinen durch die Strömungsquerschnittsfläche des Durchgangs 48, des ersten Anschlusses 44 und/oder des zweiten Anschlusses 46 erzeugt wird, erzeugt die oder trägt zu der Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 20 bei. Die axiale Verschiebung des Isolators 26 gegenüber dem Gehäuse 22 in der ersten Axialrichtung 60 ist geringer als die Verschiebung der Kolbenstange 24gegenüber dem Gehäuse 22. Dieser Unterschied in der axialen Verschiebung hängt im Allgemeinen von dem Durchmesser 54 (siehe 2) des Isolators 26 ab.
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Bei fortgesetztem Betrieb kann sich der Isolator 26 in der ersten Axialrichtung 60 weiter verschieben, bis der Isolator an dem Endabschnitt 38 der Gehäusestirnfläche 34 anliegt und/oder den ersten Anschluss 44 abdichtet. An diesem Punkt kann jede weitere Verschiebung der Kolbenstange 24 gegenüber dem Gehäuse 22 in der ersten Axialrichtung 60 gegen eine Reibungskraft zwischen dem Isolator 26 und der Kolbenstangenfläche 32 durchgeführt werden, da der Isolator 26 nun gegen die Fläche 32 gleiten muss und sich nicht drehen kann. Die erzeugte Reibungskraft kann einen größeren Widerstand gegen die Kolbenstangenverschiebung in der ersten Axialrichtung 60 erzeugen, als dies durch den Widerstand gegen den Fluidfluss erzeugt wird, wenn sich der Isolator 26 dreht.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 4 und bei Betrieb des Schwingungsdämpfers 20, verschiebt sich der Isolator 26 in der zweiten Axialrichtung 66, während er sich selbst in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung oder Ausrichtung dreht (siehe Pfeile 68), wenn sich die Kolbenstange 24 in einer entgegengesetzten zweiten Axialrichtung bewegt (siehe Pfeil 66 in 4). Wenn sich der Isolator 26 entlang der Axialrichtung 66 verschiebt, nimmt die zweite Unterkammer 52 der Kammer 42 im Volumen ab und die erste Unterkammer 50 vergrößert ihr Volumen, sodass das Hydraulikfluid (siehe Pfeil 70) durch den zweiten Anschluss 46, in und durch den Durchgang 48, durch den ersten Anschluss 44 und in die erste Unterkammer 50 strömt. Der Widerstand gegen den Hydraulikfluss, der im Allgemeinen durch die Strömungsquerschnittsfläche des Durchgangs 48, des ersten Anschlusses 44 und/oder des zweiten Anschlusses 46 erzeugt wird, erzeugt die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 20.
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Bei fortgesetztem Betrieb kann sich der Isolator 26 weiterhin in der zweiten Axialrichtung 66 verschieben, bis der Isolator auf dem Endabschnitt 40 der Gehäusestirnfläche 34 aufliegt und/oder den zweiten Anschluss 46 abdichtet. An diesem Punkt kann jede weitere Verschiebung der Kolbenstange 24 gegenüber dem Gehäuse 22 in der zweiten Axialrichtung 66 gegen die Reibungskraft zwischen dem Isolator 26 und der Kolbenstangenfläche 32 durchgeführt werden, da der Isolator 26 nun gegen die Fläche 32 gleiten muss und sich nicht drehen kann. Die erzeugte Reibungskraft kann einen größeren Widerstand gegen die Kolbenstangenverschiebung in der zweiten Axialrichtung 66 erzeugen, als dies durch den Widerstand gegen den Fluidfluss erzeugt wird, wenn sich der Isolator 26 dreht.
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Unter Bezugnahme auf 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Schwingungsdämpfers dargestellt, bei der gleiche Elemente der ersten Ausführungsform die gleiche Elementnummer aufweisen, mit Ausnahme des hinzugefügten Suffixes für einen Buchstaben oder eines Hochkommasuffixes. Als zweite Ausführungsform kann ein Schwingungsdämpfer 20' zwei axial beabstandete Kammern 42A, 42B beinhalten. Die Kammer 42A kann mit den zugehörigen Anschlüssen 44A, 46A kommunizieren, und die Kammer 42B kann mit den Anschlüssen 44B, 46B kommunizieren. In der dargestellten Ausführungsform kann jede Kammer 42A, 42B mit einem entsprechenden Durchgang 48A, 48B verbunden sein. Alternativ können alle vier Anschlüsse 44A, 46A, 44B, 46B mit einem gemeinsamen Durchgang kommunizieren. Der Vibrationsdämpfer 20' kann ferner zwei rotierende Isolatoren 26A, 26B beinhalten. Der Isolator 26A ist in der Kammer 42A angeordnet und der Isolator 26B ist in der Kammer 42B angeordnet. Die jeweiligen Durchmesser der Isolatoren 26A, 26B können unterschiedlich und so ausgelegt sein, dass sie ein gewünschtes Dämpfungskraftprofil in Bezug auf eine axiale Lage oder Position einer Kolbenstange 24' während der Kolbenstangenbewegung erzeugen. Es wird in Betracht gezogen und verstanden, dass andere Ausrichtungen plausibel sind, die das Dämpfungskraftprofil beeinflussen können. Zum Beispiel können mehr als zwei axial beabstandete Anschlüsse mit einer beliebigen Kammer in Verbindung stehen, und die Anschlüsse weisen ggf. nicht alle die gleichen Strömungsquerschnittsflächen auf.
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Es wird ferner in Betracht gezogen und verstanden, dass Anwendungen des Schwingungsdämpfers einen Stoßdämpfer beinhalten können, wie er in der Aufhängung von Fahrzeugen verwendet wird. Andere Anwendungen können einen Zusatzantriebsspannungsdämpfer für einen Antriebsstrang, einen Snubber und andere beinhalten.
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Vorzüge und Vorteile der vorliegenden Offenbarung können eine verbesserte Schwingungsdämpfung für kleine Verschiebungen, die beispielsweise durch Straßentextur verursacht werden, und einen Dämpfer mit Bewegungsanschlägen oder -terminatoren beinhalten, die eine sanfte Stoppfähigkeit bieten. Ein weiterer Vorteil kann eine verbesserte Entwurfsabstimmungsfähigkeit beinhalten. So kann beispielsweise die Dämpfungsrate über die Dimensionierung der Anschlüsse eingestellt werden, der Durchmesser des Isolators kann eine Dämpfung definieren (d. h. eine Strömungsfläche bei der Portierung), und die axiale Länge der Kammer kann einen effektiven Betriebsweg des Dämpfers definieren.
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Während die Offenbarung in Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Anmeldung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern alle Ausführungsformen einschließt, die in den Umfang der Anmeldung fallen.
