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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Neben der Anordnung einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung an einer Kolbenstange ist es allgemein bekannt, auch außerhalb eines äußeren Zylinders eine Dämpfventileinrichtung anzuordnen. Insbesondere wenn eine Dämpfventileinrichtung an einem äußeren Behälterrohr sowohl für die Bedämpfung einer Einfahr- und einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange verwendet wird, wird auch vielfach ein Zwischenrohr verwendet, das zusammen mit einer äußeren Mantelfläche eines Innenzylinders eine Fluidverbindung bildet, die einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum mit der Dämpfventileinrichtung verbindet.
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U. a. aus der
DE 41 32 262 A1 ist ein gattungsbildender Schwingungsdämpfer mit einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung an einem Boden eines kolbenstangenfernen Arbeitsraums bekannt. Der Boden des Innenzylinders wird einem Bodenventilkörper gebildet, der Rückstromkanäle für ein Rückschlagventil für den Zustrom von Dämpfmedium aus dem Ausgleichsraum in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum aufweist.
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Des Weiteren enthält der Bodenventilkörper Zuströmkanäle, die die Fluidverbindung mit der verstellbaren Dämpfventileinrichtung verbinden. Die Zuströmkanäle und Rückstromkanäle sind auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Ein Grundproblem dieser Bauform besteht in der Herstellung der Zuström- und der Rückströmkanäle. Vielfach kann man einen Kanaltyp mit einem vertretbaren Aufwand herstellen, hingegen stellt dann der andere Kanaltyp das Problem dar. In der
DE 41 32 262 A1 sind die Rückströmkanäle durch zwei sich schneidende Bohrung relativ gut spanend herstellbar. Der Zuströmkanal in die verstellbare Dämpfventileinrichtung kann entweder nur mit einem Spezialwerkzeug hergestellt werden, oder man sieht für den radial verlaufenden Abschnitt des Zuströmkanals eine Bohrung vor, die in einem weiteren Arbeitsschritt in Richtung des Ausgleichsraums wieder verschlossen werden muss.
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Die
DE 198 15 214 A1 beschreibt die Kombination eines verstellbaren Dämpfventils mit einem festeingestellten Bodenventil. Die Figuren zeigen die Kanalführung im Bereich des Bodenventils in das verstellbare Dämpfventil, wobei durch eine Aufteilung des Bodenventil in ein Oberteil und ein Unterteil die Kanalführung vereinfacht werden kann.
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Die
JP S64- 47 693 A zeigt einen Schwingungsdämpfer mit einem bodenseitig angeordneten verstellbaren Dämpfventil, das über ein Zwischenrohr mit einem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum verbunden ist. Auch bei diesem Schwingungsdämpfer besteht das Bodenventil aus einem Ober- und einem Unterteil. Zusammengehalten werden das Ober- und das Unterteil durch eine Verspannungskette zwischen einer Kolbenstangenführung und einem Gehäusebereich des verstellbaren Dämpfventils.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus dem Stand der Technik bekannte Problem der Kanalführung bei einem Bodenventil mit einer sich anschließenden verstellbaren Dämpfventileinrichtung zu lösen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die beiden Bodenventilkomponenten lassen sich sehr einfach auch sintertechnisch herstellen. Damit entfallen auch alle Radialbohrungen, die nur schwer zu entgraten sind und damit eine potenzielle Schmutzquelle darstellen würden.
- . Es ist ein definierter Strömungsübergang geschaffen, der es ermöglicht, dass radial außerhalb des Anschlussstutzens z. B. ein weiterer Strömungsweg des Dämpfmediums verläuft.
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Das Unterteil kann damit ein Bestandteil einer Verspannungskette von Bauteilen zwischen einer Kolbenstangenführung und dem Gehäuse der Dämpfventileinrichtung sein.
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Im Hinblick auf eine große Belastbarkeit des Unterteils erstreckt sich das Fußprofil radial bis an den Anschlussstutzen.
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Bevorzugt trennt das Fußprofil mindestens zwei Abströmkanäle der Dämpfventileinrichtung in Richtung eines Ausgleichsraums des Schwingungsdämpfers voneinander. Das Fußprofil wird von radial verlaufenden Rippen gebildet, die die Anlagefläche zum Gehäuse der Dämpfventileinrichtung bilden.
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Eine weitere Lösung wird durch den Nebenanspruch 3 beschrieben.
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Dadurch kann eine einfache Montage des Bodenventilkörpers erreicht werden. Das bevorzugte Verbindungsmittel ist ein Niet.
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Bei einer bevorzugten Bauform ist das Verbindungsmittel ein tragendes Element für ein bodenseitiges den mindestens einen Rückstromkanal ansteuerndes Rückschlagventil. Es kann sich z. B. eine Schließfeder oder auch eine elastische Ventilscheibe an einem Kopf des Verbindungselements abstützen.
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Ein besonders einfaches Design des Bodenventils zeichnet sich dadurch aus, dass das Unterteil innerhalb einer Deckseite ein Nabenprofil aufweist, das über mindestens eine Radialstrebe den Zuströmkanal bildet. Die Verschiebung des Nabenprofils aus der Deckseite bietet zudem den Vorteil, dass Bauraum für ein passives Einströmventil in die Dämpfventileinrichtung geschaffen wird.
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Gemäß einem Unteranspruch ist die Deckseite des Unterteils radial außerhalb des Nabenprofil als Planfläche ausgeführt. Die Planfläche lässt sich mit einfachsten Mitteln sehr exakt herstellen und kann damit auch als Dichtfläche zwischen dem Oberteil und dem Unterteil dienen.
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Darauf aufbauend begrenzt die Deckseite die Querschnitte des mindestens einen Zuströmkanals und des mindestens einen Rückstromkanals.
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Des Weiteren weist das Oberteil in Richtung des Unterteils eine Ringwandung auf, die den mindestens einen Rückstromkanal von dem mindestens einen Zuströmkanal trennt. Damit liegt das Strömungsprofil in dem Oberteil vor und das Unterteil kann ohne rotatorische Ausrichtung zum Oberteil montiert werden.
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Bevorzugt weist die Ringwandung einen mäanderformigen Verlauf auf, so dass die endseitig offene Anbindung einen sehr großen Querschnitt aufweist.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erklärt werden.
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Es zeigt.
- 1 Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer mit einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung
- 2 Ausschnitt des Schwingungsdämpfers nach 1
- 3 u 4 Unterteil des Bodenventilkörpers
- 5 Bodenventilkörper als Einzelteil
- 6 u. 7 Oberteil des Bodenventilkörpers
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Die 1 zeigt ein Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer 1 mit einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3. In einem Innenzylinder 5 des Schwingungsdämpfers 1 ist ein Kolben 7 an einer axial beweglichen Kolbenstange 9 befestigt, der einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 von einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 trennt. Beide Arbeitsräume 11; 13 sind vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllt.
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Der Kolben 7 ist mit Rückschlagventilen 15; 17 für beide Durchströmungsrichtungen ausgeführt. Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 11 wird von einer Kolbenstangenführung 19 abgeschlossen. Am gegenüberliegenden Ende wird der kolbenstangenferne Arbeitsraum 13 von einem Bodenventilkörper 21 begrenzt.
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Der Innenzylinder 5 wird über seine gesamte Länge von einem Zwischenrohr 23 eingehüllt. Das Zwischenrohr 23 wird sowohl von der Kolbenstangenführung 19 wie auch vom Bodenventilkörper 21 radial zum Innenzylinder 5 führt. Axial stützt sich das Zwischenrohr 23 am Bodenventilkörper 21 ab. Zum Ausgleich von Längentoleranzen besteht keine axiale Spannverbindung zwischen der Kolbenstangenführung 19, dem Zwischenrohr 23 und dem Bodenventilkörper 21.
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In der Kolbenstangenführung 19 oder knapp unterhalb der Kolbenstangenführung ist im Innenzylinder 5 eine Überströmöffnung 25 ausgeführt, die an eine Fluidverbindung 27 zwischen einer äußeren Mantelfläche des Innenzylinders 5 und dem Zwischenrohr 23 angeschlossen ist. Über die Fluidverbindung 27 und einem Zuströmkanal 29 im Bodenventilkörper 21 ist der kolbenstangenseitige Arbeitsraum direkt und der kolbenstangenferne Arbeitsraum 13 indirekt über das Rückschlagventil 15 hydraulisch mit der Dämpfventileinrichtung 3 verbunden.
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Mechanisch ist die Dämpfventileinrichtung 3 über eine Verschlusshülse 31 und einem äußeren Behälterrohr 33 mit dem Schwingungsdämpfer verbunden. Das Behälterrohr 33 und das Zwischenrohr 23 bilden einen ringförmigen Ausgleichsraum 35, der nur teilweise mit Dämpfmedium gefüllt ist und das von der Kolbenstange bei einer Einfahrbewegung verdrängte Volumen aufnimmt.
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Die 2 zeigt einen Ausschnitt des Schwingungsdämpfers 1 nach 1 mit der hydraulischen und mechanischen Verbindung der Dämpfventileinrichtung 3 sowie mit dem Bodenventilkörper 21. Der Bodenventilkörper 21 verfügt über mindestens einen Rückströmkanal 37 zwischen dem Ausgleichsraum 35 und dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13. Des Weiteren ist in dem Bodenventilkörper 21 mindestens ein Zuströmkanal 29 zwischen der Fluidverbindung 27 innerhalb des Zwischenrohres 23 und der verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3 ausgeführt. Der Zuströmkanal 29 und der Rückströmkanal 37 sind hydraulisch getrennt, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den Arbeitsräumen 11; 13 und dem Ausgleichsraum 35 innerhalb des Schwingungsdämpfers 1 zu vermeiden.
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Die Dämpfventileinrichtung 3 ist mit einem axial zweigeteilten Dämpfventilgehäuse 39 ausgeführt, in dem eine Spule 41 angeordnet ist, die über einen Anker 43 auf ein Vorstufenventil 45 einwirkt. Mit dem Vorstufenventil 45 wird ein Hauptstufenventil 47 angesteuert, das die Dämpfkraft im Schwingungsdämpfer erzeugt.
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Das Hauptstufenventil 47 umfasst einen Hauptstufenventilkörper 49, der axial beweglich in einem zum Dämpfventilgehäuse 39 separaten Gehäuseeinsatz 51 geführt ist. Der Gehäuseeinsatz 51 ist topfförmig ausgeführt und bildet einen Steuerraum 53, über den das Hauptstufenventil 47 von dem Vorstufenventil 45 angesteuert wird. Ein Boden 55 des Gehäuseeinsatzes 51 verfügt über eine Öffnung, in der ein Führungsschaft 57 des Hauptstufenventilkörpers 49 geführt ist. In dem Führungsschaft 57 verlaufen ein Axialkanal 59 und ein Querkanal 61, die den Steuerraum 53 über einen Durchlass 63 in einem Boden 65 des Gehäuseeinsatzes 51 mit dem Vorstufenventil 45 und einem Zuströmraum 65 des Hauptstufenventils 47 verbinden.
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Der Gehäuseeinsatz 51 weist außenseitig eine Profilierung auf. Dadurch bilden einander zugewandten Flächen des Dämpfventilgehäuses 39 und des Gehäuseeinsatzes 51 mindestens einen Strömungskanal 67 für einen Abflussstrom des Vorstufenventils 43 innerhalb der Dämpfventileinrichtung 1.
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Das Hauptstufenventil 47 ist als ein Sitzventil ausgeführt, wobei der Hauptstufenventilkörper 49 auf einer Hauptstufenventilsitzfläche 69 aufliegt. Radial außerhalb der Hauptstufenventilsitzfläche 69 ist mindestens ein Abflusskanal 71 für das Hauptstufenventil 47 ausgeführt, der radial innerhalb des Dämpfventilgehäuses 39 angeordnet ist.
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Die Hauptstufenventilsitzfläche 69 wird wiederum von einem Ventileinsatz 73 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform verfügt der Ventileinsatz 73 über Dämpfkanäle 75, die mit mindestens einer Ventilscheibe 77 zusammenwirken. Es handelt sich dabei aber um eine Option. Die Dämpfkanäle 75 und die mindestens eine Ventilscheibe 77 bilden ein Einlaufventil 79 für die Dämpfventileinrichtung 3.
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In der 2 ist auch der konstruktive Aufbau des Bodenventilkörpers 21 im Detail erkennbar, z. B. dass der Bodenventilkörper 21 axial geteilt ausgeführt ist, wobei eine Teilungsfuge 81 zwischen einem in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 13 weisenden Oberteil 83 und einem in Richtung der Dämpfventileinrichtung 3 weisenden Unterteil 85 mindestens den Zuströmkanal 29 schneidet.
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Das Unterteil 85 weist einen Anschlussstutzen 87 auf, der an den Ventileinsatz 73 der Dämpfventileinrichtung 3 angeschlossen ist. In Richtung der Verschlusshülse 31 als Teil der Dämpfventileinrichtung 3 weist das Unterteil 85 ein Fußprofil 89 zur axialen Abstützung auf. In der Zusammenschau mit den 3 und 4 ist erkennbar, dass sich das Fußprofil 89 radial bis an den Anschlussstutzen 87 erstreckt.
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Das Fußprofil 89 trennt mindestens zwei Abströmkanäle 91 innerhalb des Bodenventilkörpers 21 von der Dämpfventileinrichtung 3 in Richtung des Ausgleichsraums 35 des Schwingungsdämpfers 1 voneinander. Die Abströmkanäle 91 von der Dämpfventileinrichtung 3 in den Ausgleichsraum 35 und die Rückströmkanäle 37 aus dem Ausgleichsraum 35 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 müssen nicht hydraulisch getrennt sein. Die Rückströmkanäle 37 haben die Aufgabe das bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung vorhandene Mindervolumen nachfließen zu lassen. Dabei spielt es für die Funktion keine Rolle, ob das Dämpfmediumvolumen einen Umweg über den Ausgleichsraum 35 oder direkt aus der Dämpfventileinrichtung 3 den Bodenventilkörper 21 passiert.
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Das Oberteil 83 und das Unterteil 85 des Bodenventilkörpers 21 sind über ein durchgehendes Verbindungsmittel 93 miteinander verbunden. In dieser Variante dient ein Niet als Verbindungsmittel. Denkbar wäre jedoch auch eine Schraube.
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Der Bodenventilkörper 21 verfügt über ein Rückschlagventil 95, das den Rückstromkanal 37 ansteuert. Das Rückschlagventil 95 öffnet in Strömungsrichtung aus dem Ausgleichsraum 35 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13. Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 ist das Rückschlagventil 95 geschlossen. Ein direkter Strömungskanal zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 und der Dämpfventileinrichtung 3 liegt nicht vor.
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Das Oberteil 83 des Bodenventilkörpers 21 verfügt auf der in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 13 weisenden Seite über einen Ringgraben 97, s. 5 oder 6, der von zwei umlaufenden Ventilsitzflächen 99; 101 radial begrenzt wird. Auf den Ventilsitzflächen 99; 101 ist eine Ventilscheibe 103 angeordnet, die von einer beispielhaften Schließfeder 105 vorgespannt wird.
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Das Verbindungsmittel 93, in diesem Fall der Verbindungsniet, ist ein tragendes Element für das bodenseitige den Rückstromkanal 37 ansteuerndes Rückschlagventil 95, indem das Verbindungsmittel 93 einen Federteller 107 für die Schließfeder 105 trägt. Selbstverständlich könnte anstatt der Kegelfeder auch eine Tellerfeder eingesetzt werden.
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In der Zusammenschau der 3 und 4 wird deutlich, dass das Unterteil 85 ein Nabenprofil 109 aufweist, das über mindestens eine Radialstrebe 111 bzw. den von den Radialstreben begrenzten Fenstern 113 einen axialen Abschnitt des Zuströmkanals 29 bildet, wobei das Nabenprofil 109 aus einer Ebene einer in Richtung des Oberteils 83 weisenden Deckseite 115 ausgestellt ist. Die axiale Ausstellung des Nabenprofils 109 sorgt für einen Bauraumgewinn, der für das ein Einlaufventil 79 nützlich ist.
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Radial außerhalb des Nabenprofils 109 ist die Deckseite 115 als Planfläche ausgeführt. Die Planfläche bildet auch die Kontaktfläche bzw. die Teilungsfuge 81 zum Oberteil 83 des Bodenventilkörpers 21. Anhand der Planfläche ist nachvollziehbar, dass zwischen dem Oberteil 83 und dem Unterteil 85 keine rotatorische Ausrichtung eingehalten werden muss. Es gibt auch sonst keine geometrischen Abhängigkeiten, abgesehen von der Überdeckung von zentralen Durchgangsöffnungen in beiden Teilen für das Verbindungsmittel 93, die bei der Montage eingehalten werden müssen.
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Die 2, 3 und 5 bestätigen, dass die Deckseite 115 die Querschnitte des mindestens einen Zuströmkanals 29 und des mindestens einen Rückstromkanals 37 begrenzt. Praktisch bildet das Unterteil 85 mit seiner Planfläche einen Deckel für die Zuströmkanäle 29 und die Rückströmkanäle 37.
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Das Oberteil 83, wie die 7 zeigt, weist in Richtung des Unterteils 85 eine Ringwandung 117 auf, die den mindestens einen Rückstromkanal 37 von dem mindestens einen Zuströmkanal 29 trennt. Die Ringwandung 117 bildet die Kontaktfläche, die auf der Deckseite 115 des Unterteils 85 aufliegt und ist damit ebenfalls Bestandteil der Teilungsfuge 81. Auch die Ringwandung 117 ist völlig eben ausgeführt. In der 7 ist dargestellt, dass die Ringwandung 117 einen mäanderförmigen Verlauf aufweist. Die Lücken in der Ringwandung bilden die Einströmseite für die Rückströmkanäle 37. Für die Zuströmöffnungen 29 steht die gesamte von der Ringwandung 117 eingefasste Fläche abzüglich eines zentralen Bereichs für eine Spannfläche 119, die auf dem Nabenprofil 109 des Unterteils 85 aufliegt.
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In den 5 und 6 sind Eintrittsöffnungen 121 der Zuströmkanäle 29, Eintrittsöffnungen 123 der Rückströmkanäle 37 und Austrittsöffnungen 125 der Rückströmkanäle 37 erkennbar. Ein hydraulischer Kurzschluss zwischen der Eintrittsöffnungen 123 der Rückströmkanäle 37 und den Eintrittsöffnungen 121 der Zuströmkanäle 29 ist ausgeschlossen, da das Zwischenrohr 23 auf einer ringförmigen Stützfläche 127 aufliegt und an einer umlaufenden Führungsfläche 129 des Oberteils 83 dichtend anliegt.
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Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 wird Dämpfmedium über das sich öffnende Rückschlagventil 15 am Kolben 7, die Überströmöffnung 25 im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 und die Fluidverbindung 27 in einen Rohranschluss 131 des Ventileinsatzes 73 der Dämpfventileinrichtung 3 verdrängt. Das Dämpfmedium passiert dabei den mindestens einen Dämpfkanal 75 und die mindestens eine Ventilscheibe 77 des Einströmventils 79. Dadurch wirkt auch eine Abhubkraft auf den Hauptstufenventilkörper 49. Das Dämpfmedium gelangt über den Durchlass 63 in den Steuerraum 53 und übt damit auf den Hauptstufenventilkörper 49 eine Schließkraft aus. Das Vorstufenventil 45 in Abhängigkeit der Bestromung der Spule 41 steuert einen Abflussquerschnitt aus dem Steuerraum 53 in den Strömungskanal 67 zwischen dem Gehäuseeinsatz 51 und dem zweiten Dämpfventilgehäuse 39. Das abfließende Dämpfmedium erreicht den Abflusskanal 71 in dem Ventileinsatz 73.
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Bei einer Abhubbewegung des Hauptstufenventilkörpers 49 von seiner Hauptstufenventilsitzfläche 69 strömt Dämpfmedium nach radial außen und fließt ebenfalls über den mindestens einen Abflusskanal 71 aus dem Dämpfventilgehäuse 39 und weiter über die Abströmkanäle 91 in Richtung des Ausgleichsraums 35 ab.
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Bei einer Ausfahrbewegung ist das Rückschlagventil 15 geschlossen. Je nach Ausgestaltung des Rückschlagventils 17 am Kolben 7 kann das gesamte Ringraumvolumen des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 11 über denselben Weg wie auch bei einer Einfahrbewegung in die Dämpfventileinrichtung 3 verdrängt werden. Dabei wird die Volumenvergrößerung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 13 über die Rückströmkanäle 37 und das sich öffnende Rückschlagventil 95 des Bodenventilkörpers 21 nachgefüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Dämpfventileinrichtung
- 5
- Innenzylinder
- 7
- Kolben
- 9
- Kolbenstange
- 11
- kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
- 13
- kolbenstangenfernen Arbeitsraum
- 15
- Rückschlagventil
- 17
- Rückschlagventil
- 19
- Kolbenstangenführung
- 21
- Bodenventilkörper
- 23
- Zwischenrohr
- 25
- Überströmöffnung
- 27
- Fluidverbindung
- 29
- Zuströmkanal
- 31
- Verschlusshülse
- 33
- Behälterrohr
- 35
- Ausgleichsraum
- 37
- Rückströmkanal
- 39
- Dämpfventilgehäuse
- 41
- Spule
- 43
- Anker
- 45
- Vorstufenventil
- 47
- Hauptstufenventil
- 49
- Hauptstufenventilkörper
- 51
- Gehäuseeinsatz
- 53
- Steuerraum
- 55
- Boden
- 57
- Führungsschaft
- 59
- Axialkanal
- 61
- Querkanal
- 63
- Durchlass
- 65
- Zuströmraum
- 67
- Strömungskanal
- 69
- Hauptstufenventilsitzfläche
- 71
- Abflusskanal
- 73
- Ventileinsatz
- 75
- Dämpfkanal
- 77
- Ventilscheibe
- 79
- Einströmventil
- 81
- Teilungsfuge
- 83
- Oberteil
- 85
- Unterteil
- 87
- Anschlussstutzen
- 89
- Fußprofil
- 91
- Abströmkanal
- 93
- Verbindungsmittel
- 95
- Rückschlagventil
- 97
- Ringgraben
- 99
- Ventilsitzfläche
- 101
- Ventilsitzfläche
- 103
- Ventilscheibe
- 105
- Schließfeder
- 107
- Federteller
- 109
- Nabenprofil
- 111
- Radialstrebe
- 113
- Fenster
- 115
- Deckseite
- 117
- Ringwandung
- 119
- Spannfläche
- 121
- Eintrittsöffnung
- 123
- Eintrittsöffnung
- 125
- Austrittsöffnung
- 127
- Stützfläche
- 129
- Führungsfläche
- 131
- Rohranschluss
