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Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1, für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens einen Außenzylinder, wenigstens einen axial verschiebbar in dem Außenzylinder geführten Außenkolben, wenigstens einen axial verschiebbar in dem Außenkolben geführten Innenkolben und wenigstens eine mit dem Innenkolben verbundene, aus dem Außenkolben herausgeführte Kolbenstange. Zudem betrifft die Erfindung eine Stoßdämpferanordnung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs.
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Ein Stoßdämpferbein, z.B. für das vordere Ende eines Tandem-Flugzeugfahrwerks, das Bremsmomente ausgleicht und einen gewählten Anstellwinkel beibehält ist in der
GB 906 848 A offenbart. Dieses Stoßdämpferbein besteht aus einem Zusatzkolben, der innerhalb eines Hauptkolbens und einer Hauptstange untergebracht ist, die in einem Zylinder untergebracht sind, wobei der Kolben durch eine Druckfeder belastet wird, die den Zylinder in einen Zylinderraum, der durch eine Füllöffnung mit Gas versorgt wird unter Druck durch eine Füllöffnung versorgt wird, und eine Ringkammer mit einer Öffnung, die über eine Verbindung mit einem Rückschlagventil mit dem Hydrauliksystem der Bremsen in Verbindung steht. Ein Hohlraum im Zusatzkolben und in der Stange steht über Öffnungen mit einer inneren Ringkammer um die Stange herum in Verbindung, wobei Druckluft mit einem Druck, der den maximalen Druck in der Zylinderkammer übersteigt, der inneren Ringkammer über ein Füllventil in einem Widerlager zugeführt wird. In der inneren Ringkammer befindet sich ein Ring, der den Hub des Zusatzkolbens begrenzt. An der Zusatzkolbenstange und dem Zylinder sind Nasen zur Verbindung mit dem Radschlitten bzw. dem Flugzeugkörper vorgesehen. Bei der ersten Bodenberührung der Räder des Flugzeugs wird das Fassungsvermögen der Ringkammer reduziert und die Feder zusammengedrückt, wobei beim Bremsen ein dem Bremsdruck proportionaler Hydraulikdruck auf die Ringkammer übertragen wird. Bei Überlastung des Federbeins oder wenn die hydraulische Dämpfung durch die Bremsen einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Zusatzkolbenstange aus der Hauptkolbenstange herausgedrückt.
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Die
DE 103 32 001 B3 offenbart ein Schockdämpfungselement, insbesondere Federelement, welches als 1- oder 2-Kammer Gasdruckfeder ausgeführt ist und starr oder gelenkig zwischen zwei Körpern angeordnet ist, wobei die 2-Kammer Gasdruckfeder ein mit einem Befestigungsmittel versehenes äußeres Zylindergehäuse umfasst, in welchem ein inneres Zylindergehäuse angeordnet ist, eine Kolbenstange einen im inneren Zylindergehäuse angeordneten Kolben mit einem Befestigungsmittel verbindet und die in den Zylindergehäusen sich bildenden Kammern über Rückschlagventile und Kanäle mit komprimiertem Gas befüllbar sind und die restlichen Kammern und Spalte über die Ventile und Kanäle entlüftbar sind. Die 1-Kammer Gasdruckfeder umfasst ein Zylindergehäuse, in welchem auf der Kolbenstange des Kolbens ein weiterer Kolben fliegend gelagert ist und ein auf der Kolbenstange angebrachter Rezess von einer mit einem Befestigungsmittel versehenen Hülse umschlossen wird, wobei die im Zylindergehäuse gebildete Kammer über Rückschlagventile mit komprimiertem Gas befüllbar sind und die restlichen Kammern und Spalte über die Ventile und Kanäle entlüftbar sind.
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Die
CN 103 935 863 A offenbart einen Fahrstuhlpuffer. Ein Kolben-Hauptkörper eines ersten Kolbens ist innen mit einer inneren Ölkammer versehen. Das Volumen der inneren Ölkammer vergrößert sich entlang der Abwärtsverschiebung eines zweiten Kolbens. Eine äußere Ölkammer ist zwischen dem Kolben-Hauptkörper und einem Sockelzylinder-Hauptkörper angeordnet. Das Volumen der äußeren Ölkammer nimmt entlang der Abwärtsverschiebung des ersten Kolbens ab. Das Arbeitsöl fließt zwischen der inneren Ölkammer und der äußeren Ölkammer durch ein Verbindungsloch in der äußeren Ölkammer. Eine Einspritzöffnung, die zum Einspritzen des Arbeitsöls in die äußere Ölkammer verwendet wird, ist in einem oberen Teil des Sockelzylinder-Hauptkörpers angeordnet.
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Die
DE 39 36 034 A1 betrifft ein hydropneumatisches Federungssystem mit mindestens einer Kolbenzylindereinheit, die über ein Hydraulikmedium sowie über einen schwimmend geführten Trennkolben mit einem hydraulischen Druck gegen einen pneumatischen Druck einer mit einem kompressiblen Medium gefüllten Federkammer wirkt. Die Kolbenzylindereinheit besteht aus einem in einem Zylinder beweglich geführten Kolben. Dabei ist der pneumatische Druck in der Federkammer kleiner als der hydraulische Druck innerhalb der Kolbenzylindereinheit.
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Die
US 1 780 659 A befasst sich ebenfalls mit einer Stoßdämpfereinheit für Flugzeuge. In einem pneumatischen und hydraulischen Stoßdämpferbein soll die Bewegung eines zweiten Kolbens auf einen ersten Kolben durch eine Flüssigkeit immer dann übertragen werden, wenn der Druck in der Flüssigkeit gleich einem pneumatischen Druck ist, der gegen den ersten Kolben wirkt.
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Während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs werden durch ein Überfahren von Stra-ßenunebenheiten Schwingungen verschiedener Frequenzen und Amplituden auf das Kraftfahrzeug übertragen. Damit Insassen diese Schwingungen weitestgehend nicht spüren, werden Radaufhängungen des Kraftfahrzeugs mit Feder-Stoßdämpfer-Systemen zwischen der ungefederten Masse, insbesondere den Rädern, und der gefederten Masse, insbesondere der Karosserie, versehen. Die Stoßdämpfer haben die Aufgabe, die einwirkende Stöße bzw. Schwingungen zu dämpfen und die Sto-ßenergie zu dissipieren.
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Die Länge eines Standard-Stoßdämpfers wird üblicherweise über einen Radhub und eine Dämpferübersetzung, also die Übersetzung zwischen einer Radbewegung und einer Dämpferbewegung, festgelegt. Um ein gutes dynamisches Fahrzeugverhalten zu erreichen, sollte die Dämpferübersetzung so nahe wie möglich an Eins oder darüber liegen. Dies führt jedoch dazu, dass die Stoßdämpfer sehr lang werden. Die Stoßdämpferlänge kann durch das verfügbare Package und eine gewünschte Kofferraumgröße begrenzt sein. Daraus ergeben sich Auslegungskonflikte zwischen Kofferraumgröße, Stoßdämpferlänge, Dämpferhub und Fahrzeugdynamik.
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Herkömmliche Vorschläge zum Lösen dieses Konflikts sehen einen Teleskopstoßdämpfer vor, der eine Kolbenstange mit einem Kolben, ein festes Außenrohr und einen bewegbaren zweiten Kolben aufweist. Durch die Bewegung der Kolbenstange wird der zweite Kolben über eine hydraulische Kopplung mitbewegt. Die Bauteile sind konzentrisch angeordnet und durch Dichtungen getrennt. Dadurch wird eine konstante Übersetzung zwischen den Komponenten erreicht. Stoßdämpfer mit einem solchen Aufbau haben eine hohe statische Ausfahrkraft. Diese entsteht, weil durch den inneren Aufbau der Kolbenflächen ein Druckübersetzer entsteht, der die Gaskraft vervielfacht. Übliche Stoßdämpfergeometrien führen so dazu, dass die Ausfahrkräfte für die Anwendung in einem normalen Personenkraftwagen zu groß sind.
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Die
DE 195 10 092 A1 offenbart ein automatisches Dämpfersystem mit mehreren Schwingungsdämpfern, die jeweils ein inneres Rohr mit einer Arbeitskammer für Dämpferflüssigkeit in zwei von einem Kolben unterteilten Kammern und erste Ventilmittel in dem inneren Rohr mit einer ersten Anzahl von Durchgängen und zweite in dem Innenrohr angeordnete Ventilmittel mit einer zweiten Anzahl von Durchgängen aufweisen, wobei die beiden Ventilmittel gegeneinander bewegbar sind und damit der Dämpferflüssigkeitsdurchsatz zwischen den beiden Kammern des Arbeitsraums veränderlich ist. Das Dämpfersystem weist ferner ein Stellglied auf, mit dem die zweiten Ventilmittel gegenüber den ersten Ventilmitteln bewegbar sind, wobei das Stellglied Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte für die zweiten Ventilmittel liefert. Mehrere Steuermodule sind vorgesehen, von denen jedes Steuermodul die Betätigung eines der zweiten Ventilmittel gegenüber den ersten Ventilmitteln steuert, indem ein Steuersignal zu einem Stellglied geliefert wird, das für die ersten und zweiten Ventilmittel vorgesehen ist.
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Die US 2009 / 0 032 346 A1 offenbart einen Stoßdämpfer mit einem Druckrohr, das eine Arbeitskammer bildet, einer innerhalb des Druckrohrs gleitend angeordnete Kolbenanordnung, die die Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und in eine untere Arbeitskammer teilt, einem Ausgleichsrohr, das um das Druckrohr angeordnet ist, einem Mittelrohr, das zwischen dem Druckrohr und dem Ausgleichsrohr angeordnet ist, einer Mittelkammer, die zwischen dem Mittelrohr und dem Druckrohr definiert ist, einer ersten Ausgleichskammer, die zwischen dem Ausgleichsrohr und dem Druckrohr definiert ist, einem ersten Dichtring, der innerhalb der ersten Ausgleichskammer angeordnet ist und die erste Ausgleichskammer in eine obere Ausgleichskammer und eine untere Ausgleichskammer teilt, einer Ventilanordnung, die an dem Ausgleichsrohr befestigt ist und einen mit der Mittelkammer in Verbindung stehenden Einlass, einen ersten mit der oberen Ausgleichskammer in Verbindung stehenden Auslass und einen zweiten mit der unteren Ausgleichskammer in Verbindung stehenden Auslass aufweist, wobei die Ventilanordnung eine zweite Ausgleichskammer definiert.
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Die US 2010 / 0 193 308 A1 offenbart einen Stoßdämpfer mit einem Druckrohr, das eine Arbeitskammer bildet, einer Kolbenanordnung, die gleitfähig innerhalb des Druckrohrs angeordnet ist und die Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer aufteilt, einem Ausgleichsrohr, das um das Druckrohr angeordnet ist, und einem Mittelrohr, das zwischen dem Druckrohr und dem Ausgleichsrohr angeordnet ist, wobei eine Mittelkammer zwischen dem Mittelrohr und dem Druckrohr gebildet ist und eine Ausgleichskammer zwischen dem Mittelrohr und dem Ausgleichsrohr gebildet ist. Zudem weist der Stoßdämpfer eine Basisventilanordnung, die zwischen der unteren Arbeitskammer und der Ausgleichskammer angeordnet ist, eine Steuerungsventilanordnung, die an dem Ausgleichrohr befestigt ist und einen mit der Mittelkammer in Verbindung stehenden Einlass und einen mit der Ausgleichskammer in Verbindung stehenden Auslass aufweist, und einen Rohrring auf, der zwischen dem Druckrohr und dem Mittelrohr angeordnet ist und mit dem Ausgleichsrohr nicht in Eingriff steht, wobei der Rohrring die Mittelkammer von der Ausgleichskammer isoliert und mit dem Mittelrohr an einer von der Basisventilanordnung beabstandeten Stelle in Eingriff steht.
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Die
US 3 041 061 A offenbart einen teleskopierbaren hydraulischen Stoßdämpfer mit einem ersten Zylinder, einem zweiten Zylinder, in dem der erste Zylinder verschiebbar geführt ist, einem verschiebbar in dem ersten Zylinder geführten ersten Kolben und einem verschiebbar in dem zweiten Zylinder geführten zweiten Kolben. Die Zylinder sind kommunizierend miteinander verbunden.
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Die
JP 2000 -
240 708 A offenbart einen Dämpfer mit einer kolbenseitigen Ölkammer, die durch einen Kolben in einem Zylinder unterteilt ist und über ein Dämpfungsventil, das im Inneren des Zylinders an dessen unterem Ende angeordnet ist, in Verbindung mit einem am Umfang des Zylinders angeordneten Reservoir steht. Das Reservoir hat eine Membran in einem Raum, der zwischen dem Zylinder und einem am Umfang des Zylinders angeordneten Außenzylinder ausgebildet ist. In diesem Raum ist eine Gaskammer durch die Membran von einer Ölkammer, die über das Dämpfungsventil mit der kolbenseitigen Ölkammer in Verbindung steht, getrennt.
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Die
DE 101 01 177 C1 offenbart einen Teleskop-Schwingungsdämpfer mit einem mit einem Dämpfmedium gefüllten Druckrohr, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist und das in einem Zwischenrohr axial verschiebbar geführt ist, wobei ein Ringraum zwischen dem Druckrohr und dem Zwischenrohrebenfalls mit dem Dämpfmedium gefüllt ist und wobei zwischen dem Druckrohr und dem Ringraum eine Strömungsverbindung besteht und ein Ausgleichsraum das verdrängte Volumen der zueinander teleskopierbaren Bauteile aufnimmt. Das Druckrohr weist einen endseitigen Boden auf, in dem ein in Einfahrrichtung der Kolbenstange wirksames Bodenventil in der Strömungsverbindung zwischen Druckrohr und dem Ringraum angeordnet ist, wobei der von dem Zwischenrohr und dem Druckrohr gebildete Ringraum und das Druckrohr selbst von dem Ausgleichsraum hydraulisch durch einen Trennkolben getrennt sind.
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Die
DE 19 95 279 U offenbart einen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer mit einem am einen der schwingend gegeneinander abgestützten Bauteile gelenkig gelagerten Kolben und mit einem am anderen der schwingend gegeneinander abgestützten Bauteile gelenkig gelagerten Zylinder, wobei infolge von Relativbewegungen zwischen den beiden Bauteilen und damit zwischen Kolben und Zylinder ein hydraulisches Druckmittel durch eine Drossel hindurch zwischen zwei Zylinderräumen verdrängt wird. Der Kolben ist in sich als Teleskop ausgebildet, während der Zylinder doppelwandig ausgeführt ist und die Drossel in der Innenwand des Zylinders zwischen dem äußeren Zylinderraum und dem inneren den Kolben aufnehmenden Zylinderraum angeordnet ist, während ferner der äußere Zylinderraum eine axial verschiebliche Trennplatte aufweist, die den an die Drossel anschließenden Teil von einem mit einem pneumatischen Druckmittel gefüllten Teil des äußeren Zylinderraumes trennt, während schließlich beim Ausziehen des Dämpfers der äußere Kolbenteil über ein Bund am Ende des Inneren Kolbenteiles, und der Zylinder über ein Bund am Ende des äußeren Kolbenteiles die Begrenzung seiner Bewegungen erfährt.
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Die WO 2007 / 054 653 A1 offenbart ein Modul zum Koppeln von zwei hydraulischen Stoßdämpfern, von denen jeder mit zwei hydraulischen Kammern hydraulisch verbindbar ist, die innerhalb von zwei koaxialen Schalen mit unterschiedlichen Durchmessern definiert sind und in denen Kolben beweglich angeordnet sind, wobei die Kolben miteinander verbunden sind. Der erste Kolben trennt die beiden Hydraulikkammern voneinander und der zweite Kolben, dessen Durchmesser größer als derjenige des ersten Kolbens ist, trennt die Hydraulikkammer von einer mit einem Gas befüllbaren Ausgleichskammer. Das Modul weist einen rohrförmigen Körper auf, der die Schalen radial beabstandet umgibt und zwei gegenüberliegende Enden aufweist, von denen eines durch einen Boden und das andere durch einen Deckel verschlossen ist.
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Die
US 8 167 099 B2 offenbart einen Stoßdämpfer für ein Landegestell eines Drehflügelflugzeugs mit einem Körper, der eine ringförmige Druckkammer umschließt, wobei der Stoßdämpfer mit mindestens einer pneumatischen Kompensationskammer sowie mit einem relativ zum Körper beweglichen Steuerkolben versehen ist, wobei der Steuerkolben einen Stab aufweist, der über den Körper übersteht, sowie einen Kopf, der in der Druckkammer gleitet. Die mit dem Körper fest verbundene Druckkammer weist eine radiale Öffnung auf, deren Querschnitt in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens variabel ist. Der Stoßdämpfer ist mit einer Hydraulikkompensationskammer versehen, die ein erstes Fluid aufnimmt, das aus der ringförmigen Druckkammer durch die radiale Öffnung mit variablem Querschnitt während einer Bewegung des Steuerkolbens ausgespült wird. Die ringförmige Druckkammer ist mit einer zylinderförmigen Innenwand und einer zylinderförmigen Außenwand versehen, in der die radiale Öffnung ausgeführt ist, wobei die Innenwand ein hohles Zylinderrohr umschließt, welches einen ersten Kanal bildet. Der Stoßdämpfer weist einen zweiten Kanal auf, um hydraulisch die radiale Öffnung mit variablem Querschnittmit dem ersten Kanal zu verbinden. Der zweite Kanal ist zwischen dem Körper und der Druckkammer angeordnet, wobei der erste Kanal in der hydraulischen Kompensationskammer mündet, die im Inneren des Stabs des Steuerkolbens angeordnet ist, wodurch die Druckkammer und die hydraulische Kompensationskammer miteinander verbunden sind, wobei eine erste pneumatische Kompensationskammer im Inneren des Stabs des Steuerkolbens zwischen einem Boden dieses Stabs und der hydraulischen Kompensationskammer angeordnet ist.
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Die
US 8 899 560 B2 offenbart eine federlose Stoßdämpfer- und Aufhängungskombinationsvorrichtung mit einem Außenrohr, einem Kolbenrohr (Innenrohr) und einem stationären (Dämpfungs-)Rohr. Ein Schwimmkolben ist in dem inneren Kolbenrohr angeordnet, wobei der Schwimmkolben zwei Kammern darin bildet, eine untere Flüssigkeitskammer und eine obere Gaskammer. Das Fluid dämpft Stöße, indem es durch ein Zweiwegeventil im Außenrohr tritt, und kann intern gesteuert werden durch eine über Öffnungen oder Ventildurchgängen positionierte, drehbare Ausgleichsplatte.
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Die
JP 2012 -
193 824 A offenbart einen hydraulischen Mehrzylinder-Stoßdämpfer mit einem Zylinder, einem Kolben, der verschiebbar in den Zylinder eingesetzt ist, um das Innere des Zylinders in eine stangenseitige Kammer und eine kolbenseitige Kammer zu unterteilen, einer Stange, die beweglich in den Zylinder eingesetzt und mit dem Kolben verbunden ist, einem äußeren Zylinder, der den Zylinder umschließt und ein Reservoir zwischen dem äußeren Zylinder und dem Zylinder bildet, und einer Blase, die am äußeren Umfang des Zylinders oder am inneren Umfang des äußeren Zylinders befestigt ist, um das Innere des Reservoirs in eine Gaskammer und eine Flüssigkeitskammer zu unterteilen, in denen die Flüssigkeitskammer und die kolbenseitige Kammer an einem Ende des Zylinders miteinander in Verbindung stehen. Die Flüssigkeitskammer und die kolbenseitige Kammer stehen mit einem ringförmigen Trennelement in Verbindung, das zwischen der Flüssigkeitskammer und der kolbenseitigen Kammer und einer oder mehreren Kerben angeordnet ist, die in einem Bereich innerhalb eines Halbkreises des Trennelements angeordnet sind.
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Die US 2011 / 0 140 324 A1 offenbart eine Dämpfvorrichtung mit einer Federeinrichtung und einer Teleskopeinrichtung, die mit der Federeinrichtung gekoppelt ist, wobei die Teleskopeinrichtung eine Mehrzahl von Teleskopelementen aufweist, die so miteinander gekoppelt sind, dass bei einem Verschieben der Teleskopelemente gegeneinander eine vorbestimmte Dämpfungskraft entsteht.
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Die US 2014 / 0 291 089 A1 offenbart eine Druckstoßdämpfungsvorrichtung mit einem ersten Zylinder, welcher eine Flüssigkeit aufnimmt, einem zweiten Zylinder, welcher außerhalb des ersten Zylinders angeordnet ist, um eine Flüssigkeitsspeichereinheit mit dem ersten Zylinder zu bilden, in welcher sich die Flüssigkeit zwischen dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder ansammelt, und einem Unterteilungselement, welches derart angeordnet ist, um in einer axialen Richtung in dem ersten Zylinder bewegbar zu sein, um einen Raum in dem ersten Zylinder in eine erste Flüssigkeitskammer und eine zweite Flüssigkeitskammer, welche die Flüssigkeit aufnehmen, zu unterteilen. Des Weiteren weist die Vorrichtung einen Drosselmechanismus auf, welcher in einem Seitenabschnitt des zweiten Zylinders angeordnet ist und eine Drosseleinheit aufweist, welche einen Durchflusswegquerschnitt der Flüssigkeit drosselt, um die Flüssigkeit, welche von dem ersten Zylinder aufgenommen wurde, hin zu der Flüssigkeitsspeichereinheit abzulassen, während die Flüssigkeit durch die Drosseleinheit geführt wird. Zudem weist die Vorrichtung eine Unterdrückungseinheit auf, welche von dem Drosselmechanismus an einem Flüssigkeitsablasspunkt zwischen dem Drosselmechanismus und der Flüssigkeitsspeichereinheit gehalten wird, um Luftblasen in der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsspeichereinheit zu unterdrücken.
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Die US 2011 / 0 162 928 A1 offenbart einen Stoßdämpfer vom Kolben-in-Zylinder-Typ, der auf weniger als die Hälfte seiner ausgefahrenen Länge komprimierbar ist und der eine starr verschachtelte, entgegengesetzt ausgerichtete, axial ausgeglichene, freischwebende Bank aus gasbeladenen Zylindern aufweist.
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Die
US 5 024 301 A offenbart eine hydraulische Ausfederungsbegrenzungsanordnung zur Verwendung in einem Teleskop-Stoßdämpfer mit einem Arbeitszylinder, der ein Fluid enthält, einem Kolben, der verschiebbar in dem Arbeitszylinder aufgenommen ist und eine Begrenzung für eine Ausfederungskammer in dem Zylinder definiert, und einer Kolbenstange, die mit dem Kolben verbunden ist und sich durch ein Ende des Arbeitszylinders erstreckt. Des Weiteren weist die Anordnung Verschlussmittel zum Verschließen des einen Endes des Zylinders auf, um mit dem Kolben die Ausfederungskammer zu definieren und die Kolbenstange verschiebbar zu lagern. Zudem weist die Anordnung ein zylindrisches, becherförmiges äußeres Gehäuseelement auf, das verschiebbar innerhalb des Arbeitszylinders angeordnet ist und das eine zentrale Öffnung an einem Ende aufweist, um die Kolbenstange dadurch aufzunehmen. Des Weiteren weist die Anordnung ein zylindrisches, becherförmiges inneres Gehäuseelement auf, das an der Kolbenstange angebracht und in dem äußeren Gehäuseelement verschiebbar angeordnet ist und eine Dämpfungskammer dazwischen zum Aufnehmen des Fluids darin definiert. Das innere Gehäuseelement weist an einem Ende eine zentrale Öffnung zum Aufnehmen der Kolbenstange auf. Ferner weist die Anordnung Dämpfungsmittel auf, die betriebsmäßig mit dem inneren und dem äußeren Gehäuseteil verbunden sind, um eine Dämpfungskraft in dem Stoßdämpfer nach einem vorbestimmten Ausfederungshub des Kolbens in dem Arbeitszylinder zu erzeugen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer bereitzustellen, der einen großen Bewegungsbereich und eine möglichst kurze Einbaulänge im vollkomprimierten Zustand hat.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist eine der Kolbenstange abgewandte Fläche eines axial verschiebbar an einer Innenmantelfläche des Außenzylinders geführten Kolbenabschnitts des Außenkolbens teilweise kommunizierend mit einer Umgebung des Stoßdämpfers verbunden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.
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Erfindungsgemäß wird nicht die gesamte der Kolbenstange abgewandte Fläche des axial verschiebbar an der Innenmantelfläche des Außenzylinders geführten Kolbenabschnitts des Außenkolbens mit einem Öldruck beaufschlagt, sondern nur ein Teil derselben, während der übrige Teil der Fläche kommunizierend mit der Umgebung des Stoßdämpfers verbunden ist. Hierdurch kann eine statische Ausfahrkraft des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers deutlich reduziert werden.
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Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer kann zur Herstellung einer Radaufhängung eines Landfahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, verwendet werden. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug sein.
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Der Außenkolben weist einen konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt verbundenen, an einer mittigen Führungsöffnung an einer den Außenzylinder einseitig axial verschließenden Stirnwand des Außenzylinders axial verschiebbar geführten Zylinderabschnitt und einen auf einer dem Zylinderabschnitt gegenüberliegenden Seite des Kolbenabschnitts angeordneten, konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt verbundenen, ringförmig ausgebildeten Führungsabschnitt auf. Zudem weist der Innenkolben einen axial verschiebbar an einer Innenmantelfläche des Zylinderabschnitts geführten, mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenabschnitt und einen auf einer der Kolbenstange abgewandten Seite dieses Kolbenabschnitts angeordneten, konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt verbundenen Führungszapfen auf, der an einer Innenmantelfläche des Führungsabschnitts axial verschiebbar geführt ist, wobei wenigstens ein mit wenigstens einem Kolbenventil ausgestatteter Fluidkanal axial durch den Kolbenabschnitt des Innenkolbens und den Führungszapfen verläuft. An einem Mantel des Zylinderabschnitts ist wenigstens eine Durchbrechung ausgebildet, über die ein innerhalb des Zylinderabschnitts befindlicher Arbeitsraum, der auf einer der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbenabschnitts des Innenkolbens angeordnet ist, kommunizierend mit einem den Zylinderabschnitt innerhalb des Außenzylinders radial außen umschließenden, einseitig durch den Kolbenabschnitt des Außenkolbens axial begrenzten Arbeitsraum verbunden ist. Ein ringförmig ausgebildeter, mit einem Gas befüllter Innenzylinder ist umlaufend unbeweglich an der Innenmantelfläche des Außenzylinders befestigt, an dessen Innenmantelfläche der Führungsabschnitt des Außenkolbens axial verschiebbar geführt ist und der auf einer dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens zugewandten Seite mit einem ringförmigen Abschlusselement und auf einer dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens abgewandten Seite mittels eines axial verschiebbar innerhalb des Innenzylinders geführten Trennkolbens verschlossen ist. An einem zwischen dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens und dem Abschlusselement des Innenzylinders angeordneten Abschnitt des Außenzylinders ist wenigstens eine Durchbrechung ausgebildet, über die ein zwischen dem Kolbenabschnitt und dem Abschlusselement vorhandener Innenraum mit einer Umgebung des Stoßdämpfers verbunden ist.
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Der Stoßdämpfer kann hiernach als Dreirohrdämpfer bezeichnet werden, wobei ein Rohr durch den Mantel des Außenzylinders, ein Rohr durch den Mantel des Zylinderabschnitts des Außenkolbens und ein Rohr durch den Innenmantel des Innenzylinders gebildet ist. Da die mit dem Kolbenabschnitt des Innenrohrs verbundene Kolbenstange und der Außenkolben konzentrisch zueinander ausgerichtet sind und bei einer Betätigung der Kolbenstange gleichzeitig bewegt werden, weist der Stoßdämpfer eine signifikant verkürzte vollkomprimierte Baulänge auf. Dies geht im Vergleich mit einem herkömmlichen Zweirohrdämpfer mit einer höheren Bauraumflexibilität einher. Das Stoßdämpferkonzept ermöglicht somit eine signifikant verkürzte Dämpferbaulänge und gleichzeitig ein besseres Verhältnis des Dämpferhubs zur Dämpferbaulänge.
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Das Gasvolumen, das sich innerhalb des ringförmigen Innenzylinders befindet, kompensiert eine Volumenänderung, die durch das Einfahren des Innenkolbens und des Außenkolben entsteht. Der Trennkolben wird zum Trennen des Gasvolumens von einem unteren Ölvolumen verwendet, das durch einen Abschnitt des Außenzylinders, einen Abschnitt des Innenzylinders, einen Abschnitt des Führungsabschnitts des Außenkolbens und durch einen Abschnitt des Führungszapfens des Innenkolbens begrenzt ist. Dies verhindert eine Vermischung von Öl und Gas sowie eine Sättigung von Gas im Öl und verhindert somit Kavitationsphänomene an dem wenigstens einen Kolbenventil. Durch die Trennung des Gasvolumens von dem unteren Ölvolumen mit dem Trennkolben muss keine Rücksicht auf die Einbauposition des Gasvolumens genommen werden. Dadurch kann der Stoßdämpfer mit einer beliebigen Orientierung montiert werden, sogar kopfüber, also mit einer zum Boden weisenden Kolbenstange.
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Es ist eine feste Trennung der Flächen des Außenkolbens und des Innenzylinders gegeben. Dadurch entsteht ein zusätzliches Ausgleichsgasvolumen in dem Innenraum zwischen dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens und dem Abschlusselement des Innenzylinders. Durch dieses Ausgleichsgasvolumen wird eine dem Innenzylinder zugewandte Unterseite des Außenkolbens in zwei Bereiche geteilt. Auf den inneren Bereich der Unterseite des Außenkolbens wirkt der Druck des unteren Ölvolumens und auf den äußeren Bereich der Unterseite des Außenkolbens wirkt der Druck des Ausgleichsgasvolumens. Durch eine geeignete Auslegung dieser beiden Bereiche der Unterseite des Außenkolbens, beispielsweise durch eine Reduzierung des zweiten Bereichs, kann eine statische Ausfahrkraft des Stoßdämpfers auf ein ausreichend geringes Maß reduziert werden. Der innere Bereich der Unterseite des Außenkolbens hat keinen Einfluss auf die Übersetzung zwischen Außenkolben und Innenkolben. Dadurch erhält man im Vergleich zu bisherigen Lösungen eine große Designfreiheit bei der Auslegung des Stoßdämpfers, da der äußere Bereich der Unterseite des Kolbenabschnitts des Außenkolbens keine Wirkung auf ein Übersetzungsverhältnis zwischen den teleskopischen Dämpferstufen, die durch den Außenkolben und den Innenkolben definiert sind, hat.
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Das Stoßdämpferkonzept kann durch den speziellen Aufbau und die Verwendung eines zusätzlichen Gasvolumens ein besseres Verhältnis des Dämpferhubs zur Dämpferbaulänge erreichen, als es mit herkömmlichen Dämpferkonzepten möglich ist. Zudem kann mit der Erfindung das herkömmlich gegebene Problem der zu hohen statischen Gaskräfte umgangen und es kann so eine ausreichende Funktion des Stoßdämpfers sichergestellt werden.
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Der Außenzylinder weist einen zylinderförmig ausgebildeten umlaufenden Mantel, eine den Mantel an einer axialen Seite verschließenden Boden und die den Mantel an einer gegenüberliegenden axialen Seite verschließende Stirnwand auf, an der die mittige Führungsöffnung ausgebildet ist, an der der Zylinderabschnitt des Außenkolbens linear verschiebbar geführt ist. Der Außenzylinder kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der Außenzylinder kann teilweise oder vollständig aus einem metallischen Werkstoff, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, hergestellt sein.
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Der Außenkolben kann teilweise oder vollständig aus einem metallischen Werkstoff, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, hergestellt sein. Der Außenkolben kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der Kolbenabschnitt des Außenkolbens kann über wenigstens einen Kolbenring oder eine umlaufende Dichtung gegenüber der Innenmantelfläche des Außenzylinders abgedichtet sein. Der Zylinderabschnitt kann über wenigstens eine an der mittigen Führungsöffnung an der Stirnwand des Außenzylinders angeordnete Dichtung gegenüber der Stirnwand abgedichtet sein. Der Zylinderabschnitt kann an seiner dem unteren Ölvolumen zugewandten Seite teilweise durch den Kolbenabschnitt des Außenkolbens begrenzt sein, wobei an dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens mittig und konzentrisch eine Führungsöffnung ausgebildet ist, an der der Führungszapfen des Innenkolbens linear verschiebbar geführt ist. An der Führungsöffnung des Kolbenabschnitts des Außenkolbens kann wenigstens eine umlaufende Dichtung angeordnet sein, über die der Führungszapfen des Innenkolbens gegenüber dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens abgedichtet ist. Der ringförmig bzw. hohlzylinderförmig ausgebildete Führungsabschnitt des Außenkolbens kann gegenüber einem Mantel des Zylinderabschnitts des Außenkolbens verjüngt ausgebildet sein, also einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmesser als der Mantel des Zylinderabschnitts aufweisen.
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Der Innenkolben kann teilweise oder vollständig aus einem metallischen Werkstoff, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, hergestellt sein. Der Innenkolben kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. An dem Kolbenabschnitt des Innenkolbens kann radial außen umlaufend wenigstens eine Dichtung angeordnet sein, über die der Kolbenabschnitt gegenüber der Innenmantelfläche des Zylinderabschnitts des Außenkolbens abgedichtet ist. Der Führungszapfen des Innenkolbens kann massiv oder hohl ausgebildet sein. An der Innenmantelfläche des ringförmigen Führungsabschnitts des Außenkolbens kann wenigstens eine Dichtung umlaufend angeordnet sein, über die der Führungszapfen des Innenkolbens gegenüber der Innenmantelfläche des Führungsabschnitts abgedichtet ist. Zusätzlich kann der Führungszapfen des Innenkolbens an einer Innenmantelfläche der mittigen Führungsöffnung an dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens axial verschiebbar geführt sein. In diesem Fall ist der Führungszapfen vorzugsweise über wenigstens eine an der Innenmantelfläche der Führungsöffnung an dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens angeordnete umlaufende Dichtung gegenüber der Innenmantelfläche der Führungsöffnung an dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens abgedichtet. Durch den Fluidkanal, der axial durch den Kolbenabschnitt und den Führungszapfen des Innenkolbens verläuft, kann Öl während eines Dämpferhubs aus dem unteren Ölvolumen zu einem innerhalb des Zylinderabschnitts des Außenkolbens und auf der der Kolbenstange zugewandten Seite des Kolbenabschnitts des Innenkolbens angeordneten ersten oberen Ölvolumen strömen, und umgekehrt.
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Über die an dem Mantel des Zylinderabschnitts des Außenkolbens ausgebildete Durchbrechung steht ein innerhalb des Zylinderabschnitts des Außenkolbens und auf einer der Kolbenstange abgewandten Seite des Kolbenabschnitts des Innenkolbens angeordnetes zweites oberes Ölvolumen in Verbindung mit einem dritten oberen Ölvolumen, das in dem Arbeitsraum angeordnet ist, der den Zylinderabschnitt des Außenkolbens innerhalb des Außenzylinders radial außen umschließt und an einer axialen Seite durch den Kolbenabschnitt des Außenkolbens und an einer gegenüberliegenden Seite durch die Stirnwand des Außenzylinders begrenzt ist.
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Der ringförmig ausgebildete, mit Gas befüllte Innenzylinder kann zusätzlich zu dem ringförmigen Abschlusselement, das vorzugsweise fest mit dem Mantel des Außenzylinders verbunden ist, einen radial innen mit dem Abschlusselement verbundenen Innenring aufweisen, an dessen Innenmantelfläche der Führungsabschnitt des Außenkolbens axial verschiebbar geführt ist. Ein radialer Außenring des Innenzylinders kann durch einen Abschnitt des Mantels des Außenzylinders oder als separates Bauteil ausgebildet sein. Der Trennkolben kann starr oder elastisch, beispielsweise als Membran, ausgebildet sein. Der starre Trennkolben kann als ringförmige Scheibe ausgebildet und über wenigstens eine radial außen umlaufend an dem Trennkolben angeordnete Dichtung und wenigstens eine radial innen umlaufend an dem Trennkolben angeordnete Dichtung gegenüber dem übrigen Innenzylinder abgedichtet sein. Der Innenzylinder kann teilweise oder vollständig aus einem metallischen Werkstoff, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, hergestellt sein. Der Innenzylinder kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Der zwischen dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens und dem Abschlusselement vorhandene Innenraum ist über die Durchbrechung an dem Außenzylinder kommunizierend mit einer Umgebung des Stoßdämpfers verbunden. Hierdurch kann die statische Ausfahrkraft des Stoßdämpfers reduziert werden.
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Die obige Aufgabe wird zudem durch eine Stoßdämpferanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst, die wenigstens einen Stoßdämpfer nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander und wenigstens eine mit der Durchbrechung an dem Außenzylinder verbundene Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen des Innenraums mit einem Gas aufweist.
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Mit der Stoßdämpferanordnung sind die oben mit Bezug auf den Stoßdämpfer genannten Vorteile entsprechend verbunden. Durch eine Druckbeaufschlagung des Innenraums zwischen dem Kolbenabschnitt des Außenkolbens und dem Abschlusselement des Innenzylinders kann die statische Ausfahrkraft des Stoßdämpfers geändert werden. Hierdurch kann, ohne weitere Anbauteile, eine Niveauregulierung im Fahrzeug umgesetzt werden. Eine solche Niveauregulierung bzw. Erhöhung der statischen Ausfahrkraft eines Stoßdämpfers war, wenn diese Funktion in einen Stoßdämpfer integriert wurde, herkömmlich nur mit Zusatzbauteilen und einer Druckversorgung an Standarddämpfern möglich. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer bzw. Dreirohrdämpfer kann diese Funktion ohne Zusatzbauteile erfüllen und benötigt lediglich die Druckversorgung mittels der Druckversorgungseinrichtung.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, und
- 2 eine weitere schematische Darstellung des in 1 gezeigten Stoßdämpfers mit gekennzeichneten Funktionsflächen.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 1 für eine nicht gezeigte Radaufhängung eines nicht gezeigten Fahrzeugs.
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Der Stoßdämpfer 1 weist einen Außenzylinder 2, einen axial verschiebbar in dem Außenzylinder 2 geführten Außenkolben 3, einen axial verschiebbar in dem Außenkolben 3 geführten Innenkolben 4 und eine mit dem Innenkolben 4 verbundene, aus dem Außenkolben 3 herausgeführte Kolbenstange 5 auf.
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Der Außenkolben 3 weist einen axial verschiebbar an einer Innenmantelfläche 6 des Außenzylinders 2 geführten Kolbenabschnitt 7, einen konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt 7 verbundenen, an einer mittigen Führungsöffnung 8 an einer den Au-ßenzylinder 2 einseitig axial verschließenden Stirnwand 9 des Außenzylinders 2 axial verschiebbar geführten Zylinderabschnitt 10 und einen auf einer dem Zylinderabschnitt 10 gegenüberliegenden Seite des Kolbenabschnitts 7 angeordneten, konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt 7 verbundenen, ringförmig ausgebildeten Führungsabschnitt 11 auf.
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An einer axialen Stirnwand 12 des Zylinderabschnitts 10 ist eine Führungsöffnung 13 ausgebildet, an der umlaufend eine Dichtung 14 angeordnet ist, über die die Kolbenstange 5 gegenüber der Stirnwand 12 abgedichtet ist. An dem Kolbenabschnitt 7 ist radial außen eine umlaufende Dichtung 15 angeordnet, über die der Kolbenabschnitt 7 gegenüber der Innenmantelfläche 6 des Außenzylinders 2 abgedichtet ist. An der Führungsöffnung 8 der Stirnwand 9 ist eine umlaufende Dichtung 25 angeordnet, über die die Kolbenstange 5 gegenüber der Stirnwand 9 abgedichtet ist.
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Der Innenkolben 4 weist einen axial verschiebbar an einer Innenmantelfläche 16 des Zylinderabschnitts 10 geführten, mit der Kolbenstange 5 verbundenen Kolbenabschnitt 17 und einen auf einer der Kolbenstange 5 abgewandten Seite dieses Kolbenabschnitts 17 angeordneten, konzentrisch mit dem Kolbenabschnitt 17 verbundenen Führungszapfen 18 auf, der an einer Innenmantelfläche 19 des Führungsabschnitts 11 axial verschiebbar geführt ist. Ein mit einem Kolbenventil 20 ausgestatteter Fluidkanal 21 verläuft axial durch den Kolbenabschnitt 17 und den Führungszapfen 18 des Innenkolbens 4.
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An dem Kolbenabschnitt 17 ist radial außen eine umlaufende Dichtung 22 angeordnet, über die der Kolbenabschnitt 17 gegenüber der Innenmantelfläche 16 des Zylinderabschnitts 10 abgedichtet ist. Der Führungszapfen 18 ist zudem an einer mittigen Durchgangsöffnung 23 des Kolbenabschnitts 7 des Außenkolbens 3 axial verschiebbar geführt. An der Durchgangsöffnung 23 ist eine umlaufende Dichtung 24 angeordnet, über die der Führungszapfen 18 gegenüber dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 abgedichtet ist.
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An einem Mantel 26 des Zylinderabschnitts 10 sind seitliche Durchbrechungen 27 ausgebildet, über die ein innerhalb des Zylinderabschnitts 10 befindlicher Arbeitsraum 28, der auf einer der Kolbenstange 5 abgewandten Seite des Kolbenabschnitts 17 des Innenkolbens 4 angeordnet ist, kommunizierend mit einem den Zylinderabschnitt 10 innerhalb des Außenzylinders 2 radial außen umschließenden, einseitig durch den Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 axial begrenzten Arbeitsraum 29 verbunden ist.
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Ein ringförmig ausgebildeter, mit einem Gas befüllter Innenzylinder 30 ist umlaufend unbeweglich an der Innenmantelfläche 6 des Außenzylinders 2 befestigt. An einer Innenmantelfläche 31 des Innenzylinders 30 ist der Führungsabschnitt 11 des Außenkolbens 3 axial verschiebbar geführt. Der Innenzylinder 30 ist auf einer dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 zugewandten Seite mit einem ringförmigen Abschlusselement 32 und auf einer dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 abgewandten Seite mittels eines axial verschiebbar innerhalb des Innenzylinders 30 geführten Trennkolbens 33 verschlossen.
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Der Innenzylinder 30 weist zudem einen fest mit dem Abschlusselement 32 verbundenen Innenring 34 auf, der die Innenmantelfläche 31 des Innenzylinders 30 bildet. Ein Außenring des Innenzylinders 30 ist durch einen Abschnitt eines Mantels 35 des Außenzylinders 2 gebildet. An einer Innenmantelfläche 36 des Abschlusselements 32, die einen Teil der Innenmantelfläche 31 des Innenzylinders 30 bildet, ist eine umlaufende Dichtung 37 angeordnet, über die der Führungszapfen 18 des Innenkolbens 4 gegenüber dem Innenzylinder 30 abgedichtet ist. An dem ringförmig ausgebildeten Trennkolben 33 ist radial innen und radial außen jeweils eine Dichtung 38 bzw. 39 angeordnet, über die der Trennkolben 33 gegenüber dem Mantel 35 des Außenzylinders 2 und dem Innenring 34 des Innenzylinders 30 abgedichtet ist.
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An einem zwischen dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 und dem Abschlusselement 32 des Innenzylinders 30 angeordneten Abschnitt des Außenzylinders 3 ist eine Durchbrechung 40 ausgebildet. Ein zwischen dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3 und dem Abschlusselement 32 vorhandener Innenraum 41 kann über die Durchbrechung 40 an dem Außenzylinder 2 kommunizierend mit einer Umgebung des Stoßdämpfers 1 verbunden sein. Alternativ kann der Innenraum 41 unter Ausbildung einer nicht gezeigten Stoßdämpferanordnung über eine mit der Durchbrechung 40 verbundene, nicht gezeigte Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Beaufschlagen des Innenraums 41 mit einem Gas verbunden sein.
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Die der Kolbenstange 5 abgewandte Fläche des axial verschiebbar an einer Innenmantelfläche 6 des Außenzylinders 2 geführten Kolbenabschnitts 7 des Außenkolbens 3 ist über die Durchbrechung 40 teilweise kommunizierend mit der Umgebung des Stoßdämpfers 1 verbunden.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des in 1 gezeigten Stoßdämpfers 1 mit gekennzeichneten Funktionsflächen A1 bis A8. pU ist der Umgebungsdruck, der auf die Funktionsfläche A8 des Außenkolbens 3, auf die stirnseitige Funktionsfläche A1 der Kolbenstange 5 und über die Durchbrechung 40 auf die Funktionsfläche A6 einwirkt.
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Eine auf die Kolbenstange 5 einwirkende Kraft F führt zu einer Verlagerung xK1 der Kolbenstange 5 und des Innenkolbens 4 und zu einer Beschleunigung ẋK1 der Kolbenstange 5 und des Innenkolbens 4. Wird der Innenkolben 4 entsprechend verlagert, verdrängt der Kolbenabschnitt 17 des Innenkolbens 4 das in dem Arbeitsraum 28 befindliche Öl, wodurch das Öl durch die Durchbrechungen 27 in den Arbeitsraum 29 eingeleitet wird, in dem der Druck p3 herrscht. Dieser Druck p3 wirkt auf die Funktionsfläche A7 an dem Kolbenabschnitt 7 des Außenkolbens 3. Dies führt zu einer Verlagerung xK2 des Außenkolbens 3 und zu einer Beschleunigung ẋK2 des Außenkolbens 3.
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Ein in einer mit Öl befüllten unteren Arbeitskammer 42 herrschender Druck p2 wirkt auf die kreisförmige Funktionsfläche A3 an einer unteren Stirnseite des Führungszapfens 4, auf die ringförmige Funktionsfläche A4 an einer unteren Stirnseite des Führungsabschnitts 11 des Außenkolbens 3, auf eine ringförmige Funktionsfläche A5 an einer unteren Stirnseite des Innenrings 34 des Innenzylinders 30 und auf eine Unterseite des Trennkolbens 33. Innerhalb des Innenzylinders 30 herrscht ein Druck pG.
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Bei einer Verlagerung xK2 des Außenkolbens 3 wird das in der unteren Arbeitskammer 42 befindliche Öl durch den Fluidkanal 21 in einen oberen Arbeitsraum 43 innerhalb des Zylinderabschnitts 10 des Außenkolbens 3 gedrängt, wobei in dem oberen Arbeitsraum 43 ein Druck p1 herrscht.
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Aus der gegebenen Geometrie des Stoßdämpfers 1 folgt ein Funktionsflächenzusammenhang A1 + A8 + A7 = A3 + A4 + A6. Wird ein Übersetzungsverhältnis m = 0,5 zwischen dem Außenkolben 3 und dem Innenkolben 4 gefordert, ergibt sich der Zusammenhang m = (A2 - A3)/(A2 - A3 + A7) = 0,5. Diese Gleichung ist erfüllt, wenn A7 = A2 - A3 gegeben ist. Wird dies in den genannten Funktionsflächenzusammenhang eingesetzt, ergibt sich A8 - A6 = A4 + 2A3 - A2 - A1.
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Für die Drücke p3 und p2 ist der Zusammenhang p3 ≈ p2(A2 + A4 - A1)/2(A2 - A3) gegeben, mit p2 = pG. Daraus folgt p3 = pG(A2 + A4 - A1)/2(A2 - A3) . Wenn der Wunsch gegeben ist, den Druck in der Arbeitskammer 29 niedrig zu halten, kann p3 = pG festgelegt werden. Daraus folgt A4 = A2 - 2A3 + A1. Der Druck p3 in der Arbeitskammer 29 kann also mit der Größe der Funktionsfläche A4 an der unteren Stirnseite des Führungsabschnitts 11 des Außenkolbens 3 eingestellt werden. Daraus ergibt sich die statische Ausfahrkaft FD des Stoßdämpfers 1 zu FD = (pG - pU)(A1/2 - A2/2 + A3 + A4/2). Setzt man den oben genannten Zusammenhang A4 = A2 - 2A3 + A1 in die Formel für FD ein, ergibt sich FD = (pg - pU)A1. Da die Fläche A1 sehr klein ist, ergibt sich hierdurch eine sehr geringe Ausfahrkraft.
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Theoretisch ist es sogar möglich, die statische Ausfahrkraft FD auf Null zu reduzieren, indem A4 = A2 - 2A3 - A1 gewählt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßdämpfer
- 2
- Außenzylinder
- 3
- Außenkolben
- 4
- Innenkolben
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Innenmantelfläche von 2
- 7
- Kolbenabschnitt von 3
- 8
- Führungsöffnung an 9
- 9
- Stirnwand von 2
- 10
- Zylinderabschnitt von 3
- 11
- Führungsabschnitt von 3
- 12
- Stirnwand von 10
- 13
- Führungsöffnung an 12
- 14
- Dichtung
- 15
- Dichtung
- 16
- Innenmantelfläche von 10
- 17
- Kolbenabschnitt von 4
- 18
- Führungszapfen von 4
- 19
- Innenmantelfläche von 11
- 20
- Kolbenventil
- 21
- Fluidkanal
- 22
- Dichtung
- 23
- Durchgangsöffnung an 7
- 24
- Dichtung
- 25
- Dichtung
- 26
- Mantel von 10
- 27
- Durchbrechung an 26
- 28
- Arbeitsraum
- 29
- Arbeitsraum
- 30
- Innenzylinder
- 31
- Innenmantelfläche von 30
- 32
- Abschlusselement von 30
- 33
- Trennkolben von 30
- 34
- Innenring von 30
- 35
- Mantel von 2
- 36
- Innenmantelfläche von 32
- 37
- Dichtung
- 38
- Dichtung
- 39
- Dichtung
- 40
- Durchbrechung an 2
- 41
- Innenraum
- 42
- unterer Arbeitsraum
- 43
- oberer Arbeitsraum
- A
- Funktionsfläche
- p
- Druck
- F
- Kraft
- x
- Verlagerung
- ẋ
- Beschleunigung
