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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einer Drucksensorik gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei einem Fahrzeug mit verstellbaren Schwingungsdämpfern ist es für die Regelung der Schwingungsdämpfer notwendig, dass Parameter zur Verfügung stehen, die die Fahrzeugbewegung beschreiben. Dabei kann man die Bewegung des Fahrzeugaufbaus und/oder die Arbeitsbewegung von Achskomponenten erfassen. Aus den Bewegungen in Kombination mit der Größe der Masse des bewegten Teils des Fahrzeugs kann man auf die äußere Anregung und damit auf eine sinnvolle Einstellung der Dämpfkraft schließen. Aufgrund der einfachen Anbindung und der vergleichsweise geringen Kosten werden vielfach Beschleunigungssensoren eingesetzt, deren Signale ggf. zusätzlich aufbereitet werden, um z. B. Einfederungsgeschwindigkeiten oder Einfederungswege zu bestimmen.
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Mit einem verstellbaren Schwingungsdämpfer werden individuell Dämpfkräfte erzeugt, die z. B. der Horizontierung des Fahrzeugaufbaus dienen. Wenn jedoch Beschleunigungssensoren eingesetzt werden und z. B. die Masse des Fahrzeugaufbaus aufgrund sich ändernder Beladungszustände variabel ist, dann müssen zusätzliche Aufwände für die Bestimmung der betroffenen Masse geleistet werden.
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Bei einem Schwingungsdämpfer mit einer Drucksensierung besteht der große Vorteil des unmittelbar nutzbaren Signals. Man muss den Drucksensor jedoch innerhalb des Schwingungsdämpfers anordnen können. Die
DE 37 51 904, T2 , zeigt in der
5 einen Drucksensor innerhalb eines verstellbaren Dämpfventils. Eine ähnliche Einbausituation liegt bei dem Dämpfventil nach der
DE 38 23 430 A1 vor.
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In der
JP 2010-23 602 A und der
US 4 949 989 A1 werden Dämpfventileinrichtungen beschrieben, die ein Drucksignal aus der Auswertung der Signale für die Aktuatorik der Dämpfventileinrichtung erreichen.
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Die
JP 2013-72 550 A betrifft eine Dämpfventileinrichtung, bei der ein separater Drucksensor einem Vorstufenventil zur Ansteuerung eines Hauptstufenventils vorgelagert ist.
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In der
DE 10 2011 003 924 A1 wird das Problem der Gasansammlung innerhalb des verstellbaren Dämpfventils beschrieben. Je kleiner und verwinkelter die Räume innerhalb des verstellbaren Dämpfventils ausgeführt sind, umso größer ist das Risiko einer Gasansammlung, die den Einsatz eines Drucksensors zumindest erschweren würde.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer mit einer verstellbaren Dämpfeinrichtung zu realisieren, der eine Drucksensorik umfasst.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dämpfventileinrichtung ein Vorstufenventil zur Ansteuerung eines Hauptstufenventils aufweist, wobei dem Hauptstufenventil hydraulisch ein passive Einströmventil vorgeschaltet ist, das den Drucksensor trägt.
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Der große Vorteil besteht darin, dass keine konstruktiven Eingriffe in den elektromagnetischen Teil der Dämpfventileinrichtung durchgeführt werden müssen. Des Weiteren besteht kein Risiko der Messwertverfälschung durch Gaseinschlüsse innerhalb der Dämpfventileinrichtung.
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Bevorzugt ist der Drucksensor an einem Ventilkörper des Einströmventils angeordnet. Der Ventilkörper stellt ein vergleichsweise massives und damit auch stabiles Trägerbauteil dar.
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Zum Schutz verläuft eine Leiterverbindung des Drucksensors innerhalb des Ventilkörpers. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Leiterverbindung vor den Strömungseinflüssen des Dämpfmediums geschützt ist.
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Optional wird die Leiterverbindung von einem netzförmigen Leiter gebildet wird. Der Vorteil besteht darin, dass mehrere Leiteranschlüsse zur Verfügung stehen und die rotatorische Ausrichtung des Ventilkörpers nur eine untergeordnete Rolle bei der Montage der Dämpfventileinrichtung spielt.
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Im Hinblick auf eine einfache Montage der Leiterverbindung besteht der Ventilkörper aus einem urformbaren Werkstoff. Bei der Herstellung des Ventilkörpers z. B. mittels einem Sinter-, Spritzguss oder auch Druckgussverfahren wird die Leiterverbindung in eine Form eingelegt und von dem Werkstoff des Ventilkörpers umschlossen. Dadurch lassen sich auch kompliziertere Leiterformen realisieren, die zu dem spielfrei im Ventilkörper fixiert sind.
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Zur Minimierung des elektrischen Installationsaufwands ist der Drucksensor an einen Stromversorgungsanschluss des verstellbaren Dämpfventils angeschlossen. Es liegen somit keine getrennten Kabelverbindung zur Dämpfventileinrichtung vor.
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Bevorzug verläuft ein Längenabschnitt der Leitungsverbindung durch eine Schutzkappe der Dämpfventileinrichtung. Damit wird der Bauraum für den elektromagnetischen Aktuator umgangen. Folglich müssen in diesem Bereich für den Einsatz eines Drucksensors keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird eine Kontaktstelle zwischen der Schutzkappe und einem Gehäuse der Dämpfventileinrichtung von einer Dichtung gegen äußere Einflüsse geschützt. Die Dichtung kann z. B. in der Schutzkappe gekammert sein und bei deren Montage die Dichtfunktion übernehmen. Zusätzlich Isolationsmaterialen sind damit überflüssig.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt.
- 1 Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer
- 2 Querschnitt durch eine Dämpfventileinrichtung zur 1
- 3 Ventilkörper als Teil des Einströmventils nach 2
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In 1 weist ein Schwingungsdämpfer einen Zylinder 1 auf, in dem eine Kolbenstange 3 axial beweglich angeordnet ist. Eine Führungs- und Dichtungseinheit 7 führt die Kolbenstange 3 aus dem oberen Ende des Zylinders heraus. Innerhalb des Zylinders 1 ist an der Kolbenstange 3 eine Kolbeneinheit 9 mit einer Kolbenventilanordnung 11 befestigt. Das untere Ende des Zylinders 1 ist durch eine Bodenplatte 13 mit einer Bodenventilanordnung 15 abgeschlossen. Der Zylinder 1 wird von einem Behälterrohr 17 umhüllt. Das Behälterrohr 17 und ein Zwischenrohr 5 bilden einen Ringraum 19, der eine Ausgleichskammer darstellt. Der Raum innerhalb des Zylinders 1 ist durch die Kolbeneinheit 9 in einen ersten Arbeitsraum 21a und einen zweite Arbeitsraum 21b unterteilt. Die Arbeitsräume 21a und 21 b sind mit Dämpfflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskammer 19 ist bis zu dem Niveau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 19 ist eine erste Leitungsstrecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit dem zweiten Arbeitsraum 21b in Verbindung steht. An diese Hochdruckteilstrecke schließt sich ein seitlich an dem Behälterrohr 17 angebautes verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 an. Von dieser führt, nicht dargestellt, eine zweite Leitungsstrecke, nämlich eine Niederdruckteilstrecke 29, in die Ausgleichskammer 19.
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Fährt die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 nach oben aus, verkleinert sich der obere Arbeitsraum 21b. Es baut sich in dem oberen Arbeitsraum 21b ein Überdruck auf, der sich nur durch die Kolbenventilanordnung 11 in den unteren Arbeitsraum 21 a abbauen kann, solange das verstellbare Dämpfventil 27 geschlossen ist. Wenn die verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 geöffnet ist, so fließt gleichzeitig Flüssigkeit von dem oberen Arbeitsraum 21b durch die Hochdruckteilstrecke 23 und die verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 in die Ausgleichskammer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungsdämpfers beim Ausfahren der Kolbenstange 3 ist also davon abhängig, ob die verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 mehr oder weniger offen oder geschlossen ist.
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Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in dem unteren Arbeitsraum 21a ein Überdruck. Flüssigkeit kann von dem unteren Arbeitsraum 21a durch die Kolbenventilanordnung 11 nach oben in den obere Arbeitsraum 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen innerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanordnung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrieben. In dem oberen Arbeitsraum 21b tritt, da der Durchflusswiderstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflusswiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein steigender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöffneter Dämpfventileinrichtung 27 durch die Hochdruckteilstrecke 23 wiederum in den Ausgleichsraum 19 überfließen. Dies bedeutet, dass bei geöffneter Dämpfventileinrichtung 27 der Schwingungsdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakteristik hat, wenn die verstellbare Dämpfventileinrichtung 27 geöffnet ist und eine härtere Charakteristik, wenn die Dämpfventileinrichtung 27 geschlossen ist, genauso wie beim Ausfahren der Kolbenstange. Festzuhalten ist, dass die Strömungsrichtung durch die Hochdruckteilstrecke 23 des Bypasses immer die gleiche ist, unabhängig davon, ob die Kolbenstange ein- oder ausfährt.
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Die 2 zeigt die Dämpfventileinrichtung 27 in einer Schnittdarstellung. Die Dämpfventileinrichtung 27 umfasst ein Dämpfventilgehäuse 31 mit einem Rohrteil 33, das im Wesentlichen ortsfest zum Behälterrohr 17 angeordnet ist. In einem Gehäuseoberteil 35 als Teil des Dämpfventilgehäuses 31 ist eine Spulenbaueinheit 37 angeordnet. Diese Spulenbaueinheit 37 stützt sich axial auf einer Gehäusezwischenwand 39 ab und umfasst einen Spulenträger 41, der einen Rohrabschnitt 43 mit endseitigen Ringdeckeln 45; 47 aufweist. Ein erster Ringdeckel 45 verfügt über zwei Kontaktierungen 49, 51 zu den Enden einer Spule 53, die auf dem Spulenträger 41 gewickelt ist. Des Weiteren sind an dem ersten Ringdeckel 45 beispielsweise drei Befestigungszapfen 55 ausgeführt, die das äußeres Gehäuseteil 35 durch ebenfalls drei Aufnahmeöffnungen 57 durchgreifen. Der Spulenträger 41 ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt und bildet mit dem Gehäuseoberteil 35 eine Halteverbindung 59, indem die Befestigungszapfen 55 axial gestaucht werden und dadurch radial die Aufnahmeöffnungen 57 deckseitig verschließen, also funktional eine Form der Vernietung bilden. Über die Halteverbindung 59 ist eine eindeutige Positionierung der Spulenbaueinheit 37 innerhalb des äußeren Gehäuseoberteils 35 gewährleistet.
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Das Gehäuseoberteil 35 verfügt über eine Topfform mit einem Boden 61, der die Aufnahmeöffnungen 57 aufweist. Des Weiteren ist eine Aussparung 63 für die Kontaktierungen 49; 51 der Spulenbaueinheit 37 ausgeführt.
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Eine zentrale Öffnung 67 dient zur Durchführung einer Innenhülse 69 mit einem Boden 71. Die Innenhülse 69 ist, wie die 2 zeigt, druckdicht mit der Gehäusezwischenwandung 39 verbunden. Die Gehäusezwischenwandung 39 mit der Innenhülse 69 und dem Boden 71 trennen einen Ventilbereich 73 von der Spulenbaueinheit 37 und dem äußeren Gehäuseoberteil 35. Die Innenhülse 69 und der Boden 71 nehmen einen Anker 75 auf, über den ein Vorstufenventil 77 betätigt wird, das auf ein Hauptstufenventil 79 wirkt. Die Innenhülse 69 besteht aus zwei Funktionsabschnitten. Der Boden 71 und ein sich daran anschließender Innenhülsenabschnitt 81 sind aus einem Werkstoff mit einem kleinen magnetischen Leitwiderstand gefertigt. Eine Isolierhülse 83 als Teil der Innenhülse 69 weist einen deutlich größeren magnetischen Leitwiderstand auf, um den Magnetfluss der Spule 53 mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad durch den Anker 75 fließen zu lassen. In dem Magnetfluss der Spule 53 bildet das äußere Gehäuseoberteil 35 einen Rückschlusskörper.
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Auch die Gehäusezwischenwand 39 ist bevorzugt mehrteilig aufgebaut und umfasst eine Stufenhülse 85 und einem Boden 87, der in Richtung des Ankers 75 ausgerichtet ist. Der prinzipielle Aufbau des Ankers 75, des Vorstufenventils 77 und des Hauptstufenventils 79 sind beispielhaft bereits aus der
DE 10 2013 209 926 A1 bekannt.
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Ein Mantelflächenabschnitt 89 der Gehäusezwischenwand 39 bildet mit einem Endbereich 91 der Innenwandung des äußeren Gehäuseoberteils 35 eine Presspassung, so dass eine vormontierte Baueinheit aus Spulenbaueinheit 37 und äußerem Gehäuseoberteil 35 an der Gehäusezwischenwand 39 fixierbar ist.
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Die 2 zeigt weiter eine zum Gehäuseoberteil 35 separate Schutzkappe 93. Diese Schutzkappe 93 deckt das äußere Gehäuseoberteil 35 ab. Die Schutzkappe 93 verfügt über einen Stromversorgungsanschluss 95, der mit einer Gegenkontaktierung 97 der Schutzkappe 93 verbunden ist. Die Gegenkontaktierung 97 der Schutzkappe 93 und die Kontaktierungen 49; 51 der Spulenbaueinheit 37 sind koppelbar ausgeführt.
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Die Schutzkappe 93 verfügt, wie in der rechten Schnitthälfte erkennbar ist, über eine axiale Aufnahmenut 99 für die radiale Erweiterung 65 des äußeren Gehäuseoberteils 35. Die Aufnahmenut 99 und die radiale Erweiterung 65 bilden eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen der Schutzkappe 93 und dem äußeren Gehäuseoberteil 35. Dadurch lässt sich eine eindeutige Ausrichtung des Stromversorgungsanschlusses 95 zur Dämpfventileinrichtung 27 herstellen.
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Die Gehäusezwischenwand 39 ist mit dem Rohrteil 33 fest verbunden, z. B mittels einer radialen Versickung 101. Eine Dichtung 103 verhindert den Austritt von Dämpfflüssigkeit aus dem Ventilbereich 73 in die Umgebung. Auch bei einer bereits geschlossenen Versickung 101 kann das äußere Gehäuseoberteil 35 von der Gehäusezwischenwand 39 entfernt werden.
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Die Schutzkappe 93 umfasst einen Boden 105, der sich auf dem Boden 71 der Innenhülse 69 axial abstützt. Der Boden 71 der Innenhülse 69 ist bereichsweise als ein hohles zapfenförmiges Befestigungsmittel 107 ausgeführt, das eine Durchgangsöffnung 109 der Schutzkappe 93 durchragt, wobei ein separates Befestigungsmittel 111 mit dem Boden 71 der Innenhülse 69 bzw. dem zapfenförmigen Befestigungsmittel 107 eine Fixierverbindung eingeht. Dadurch ist die Schutzkappe 93 zum Boden 71 der Innenhülse 69 fixiert, die wiederum mit der Gehäusezwischenwand 39 fest verbunden ist. Man erkennt den geringen radialen und axialen Abstand zwischen der Kontaktierung/Gegenkontaktierung und den Befestigungsmitteln 107; 111, so dass die Kontaktierung/Gegenkontaktierung praktisch keinen Relativbewegungen der Schutzkappe zur Innenhülse ausgesetzt ist.
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Das Befestigungsmittel 111 weist einen hutförmigen Querschnitt auf und deckt damit die Durchgangsöffnung 109 in der Schutzkappe 93 ab. Optional kann der Durchgangsöffnung 109 noch eine Dichtung 113 zugeordnet sein, so dass auch der Kontaktbereich zwischen der Schutzkappe 93 und dem Boden 71 der Innenhülse 69 abgedichtet ist.
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Die Schutzkappe 93 schützt nicht nur den Bereich des äußeren Gehäuseoberteils 35 und dessen Innenbauteile. Ein Rohrfortsatz 115 der Schutzkappe 93 steht in axialer Überdeckung mit dem Rohrteil 33. Optional kann zwischen der Innenwandung des Rohrfortsatzes 115 und dem Rohrteil 33 mindestens eine Dichtung 117 angeordnet sein, so dass auch der Übergangsbereich zwischen dem äußeren Gehäuseoberteil 35 und der Gehäusezwischenwand 39 abgedeckt und damit gegen Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ist.
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Dem Hauptstufenventil 77 ist ein Drucksensor 121, der einen Arbeitsdruck innerhalb des Zylinders 1 erfasst, als Bestandteil der Dämpfventileinrichtung 27 hydraulisch und räumlich vorgeschaltet. Die Dämpfventileinrichtung 27 weist ein passives Einströmventil 123 auf, das den Drucksensor 121 trägt. Der Drucksensor 121 ist an einem Ventilkörper 125 des Einströmventils angeordnet ist. Der Ventilkörper 125 bildet eine Ventilsitzfläche 127 für das Hauptstufenventil 79 und verfügt über einen zentralen Anschlussstutzen129 an das Zwischenrohr 5. Im Bereich des zentralen Anschlussstutzens 129 ist der Drucksensor 121 befestigt, der über die Hochdruckteilstrecker 23 einen Arbeitsdruck innerhalb des Zylinders 1 erfassen kann. Der Ventilkörper 125 verfügt über ein inneres Speichenprofil (3), wobei ein von zwei benachbarten Speichen 133 gebildete Querschnitt den Zufluss durch das passive Einströmventil 123 bildet.
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Innerhalb einer Speiche 133 des Ventilkörpers 125 ist der Drucksensor 121 platziert, wobei auch eine Leiterverbindung 137 des Drucksensors innerhalb des Ventilkörpers 125 verläuft. Bei entsprechend großen Bauräumen kann der Drucksensor 121 auch radial außerhalb des Speichenprofils 131 angeordnet sein.
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Wie insbesondere die 3 zeigt, wird die Leiterverbindung 137 von einem netzförmigen Leiter gebildet. Der netzförmige Leiter erstreckt sich ausgehend vom Drucksensor 121 über das innere und ein äußeres Speichenprofil 137 zum äußeren Rand 141 des Ventilkörpers 125. Über den äußeren Rand 141 hinaus erstreckt sich mindestens eine Anschlussfahne 143 zur weiteren Anbindung. Es liegen in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Anschlussfahnen 143 vor, so dass der Ventilkörper 125 in Umfangsrichtung innerhalb des Rohrteils 33 keiner besonderen Ausrichtung bedarf.
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Der Ventilkörper 125 besteht bevorzugt aus einem urformbaren Werkstoff. Grundsätzlich könnte man den Ventilkörper 125 auch aus zwei scheibenförmigen Einzelteilen herstellen und zwischen den beiden Einzelteilen den Leiter 137 für den Drucksensor 121 verlegen. Mit einem Ventilkörper aus einem urformbaren Werkstoff, z. B. einem Sinter-, Kunststoff- oder Druckgusswerkstoff gestaltet sich die Montage des Leiters 137 innerhalb des Ventilkörpers 125 deutlich einfacher, insbesondere ist der Leiter 137 über seine gesamte Länge fixiert und keinen Strömungseinflüssen des Dämpfmediums ausgesetzt.
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Der Drucksensor 121 ist an den Stromversorgungsanschluss 95 des verstellbaren Dämpfventils 27 angeschlossen. Dafür verläuft ein Längenabschnitt 145 der Leitungsverbindung 137 durch die Schutzkappe 93 der Dämpfventileinrichtung 27. Eine Kontaktstelle 147 zwischen der Schutzkappe 93 und dem Gehäuse 31 bzw. dem Rohrteil 33 der Dämpfventileinrichtung wird von der Dichtung 117 gegen äußere Einflüsse geschützt. Mit der Montage der Schutzkappe 93 wird die elektrische Verbindung zwischen dem Drucksensor 121 und dem Stromversorgungsanschluss 95 hergestellt. Dabei wird der Bauraum des Hauptstufenventils 79, des Vorstufenventils 77 und des Aktuators 37; 75 vollständig umgangen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder
- 3
- Kolbenstange
- 5
- Zwischenrohr
- 7
- Führungs- und Dichtungseinheit
- 9
- Kolbeneinheit
- 11
- Kolbenventilanordnung
- 13
- Bodenplatte
- 15
- Bodenventilanordnung
- 17
- Behälterrohr
- 19
- Ringraum
- 21a/b
- Arbeitsraum
- 23
- Hochdruckteilstrecke
- 25
- Bohrung
- 27
- Dämpfventileinrichtung
- 29
- Niederdruckteilstrecke
- 31
- Dämpfventilgehäuse
- 33
- Rohrteil
- 35
- äußeres Gehäuseoberteil
- 37
- Spulenbaueinheit
- 39
- Gehäusezwischenwand
- 41
- Spulenträger
- 43
- Rohrabschnitt
- 45
- Ringdeckel
- 47
- Ringdeckel
- 49
- Kontaktierung
- 51
- Kontaktierung
- 53
- Spule
- 55
- Befestigungszapfen
- 57
- Aufnahmeöffnung
- 59
- Halteverbindung
- 61
- Boden
- 63
- Aussparung
- 65
- radiale Erweiterung
- 67
- zentrale Öffnung
- 69
- Innenhülse
- 71
- Boden
- 73
- Ventilbereich
- 75
- Anker
- 77
- Vorstufenventil
- 79
- Hauptstufenventil
- 81
- Innenhülsenabschnitt
- 83
- Isolierhülse
- 85
- Stufenhülse
- 87
- Boden
- 89
- Mantelflächenabschnitt
- 91
- Endbereich
- 93
- Schutzkappe
- 95
- Stromversorgungsanschluss
- 97
- Gegenkontaktierung
- 99
- Aufnahmenut
- 101
- Versickung
- 103
- Dichtung
- 105
- Boden
- 107
- Befestigungsmittel
- 109
- Durchgangsöffnung
- 111
- Befestigungsmittel
- 113
- Dichtung
- 115
- Rohrfortsatz
- 117
- Dichtung
- 119
- Federanordnung
- 121
- Drucksensor
- 123
- Einströmventil
- 125
- Ventilkörper
- 127
- Ventilsitzfläche
- 129
- Anschlussstutzen
- 131
- inneres Speichenprofil
- 133
- Speiche
- 135
- Zufluss
- 137
- Leiterverbindung
- 139
- äußeres Speichenprofil
- 141
- äußerer Rand des Ventilkörpers
- 143
- Anschlussfahne
- 145
- Längenabschnitt
- 147
- Kontaktstelle
- 149 151 153 155
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3751904 T2 [0004]
- DE 3823430 A1 [0004]
- JP 201023602 A [0005]
- US 4949989 A1 [0005]
- JP 201372550 A [0006]
- DE 102011003924 A1 [0007]
- DE 102013209926 A1 [0026]
