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Die
Erfindung betrifft einen Dämpfer
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Dämpfer
ist aus der
DE 198
46 373 A1 bekannt. Mit Hilfe der Kolben-Baugruppe kann
sowohl in Ein- als auch in Ausschubrichtung der Kolbenstange zum
Gehäuse
ein Blockieren oder eine verstärkte
Dämpfung
des Dämpfers
erreicht werden, wenn ein bestimmter Beschleunigungs-Grenzwert in Ein-
bzw. Ausschubrichtung der Kolbenstange überschritten wird. Bei einer
Beschleunigung unterhalb dieses Beschleunigungs-Grenzwerts, also
auch bei einer sehr kleinen Beschleunigung in Ein- bzw. Ausschubrichtung
der Kolbenstange, bleibt immer die normale Dämpfungscharakteristik des Dämpfers erhalten.
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Für bestimmte
Anwendungen besteht der Bedarf nach einem derartigen Dämpfer, der
erst ab einem bestimmten Beschleunigungs-Grenzwert, der niedriger
ist als der vorstehend angesprochene Beschleunigungs-Grenzwert, eine vorgegebene,
normale Dämpfungscharakteristik
zeigt, unterhalb dieses letzten Beschleunigungs-Grenzwertes jedoch blockiert
oder verglichen mit der genannten Dämpfungscharakteristik stärker dämpft. Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen derartigen Dämpfer bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
einen Dämpfer
mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Durch
die erfindungsgemäße weitere
Ventil-Baugruppe wird erreicht, dass erst nach dem Überwinden
einer bestimmten Vorspannkraft eine Verbin dung zweier Gehäuse-Teilräume geschaffen
ist, sodass eine gegebene, normale Dämpfungscharakteristik des Dämpfers erreicht
wird. Jenseits der Überwindung
dieser Vorspannkraft, also oberhalb eines ersten, niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwerts, hat
der Dämpfer
die normale Dämpfungscharakteristik.
Unterhalb dieses ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwerts und oberhalb
des zweiten, höheren
Beschleunigungs-Grenzwerts,
ab dem die Kolben-Baugruppe anspricht, blockiert der Dämpfer oder
ist stark gedämpft.
Da die weitere Ventil-Baugruppe unabhängig von der Kolben-Baugruppe
ausgestaltet werden kann, lassen sich die beiden Beschleunigungs-Grenzwerte
unabhängig
voneinander vorgeben. Ein derartiger Dämpfer findet z. B. zur Dämpfung einer
Einklapp-Bewegung der Sitzlehne eines Kraftfahrzeugsitzes Verwendung.
Mit dem erfindungsgemäßen Dämpfer ist
sichergestellt, dass diese Einklapp-Bewegung bei normalen Fahrbeschleunigungen,
also unterhalb des ersten Beschleunigungs-Grenzwerts, und zudem
im Crash-Fall, also oberhalb des zweiten Beschleunigungs-Grenzwerts, blockiert
oder stark gedämpft
ist, und somit die Lehne nicht oder nicht sofort einklappt. Erst
im Zwischenbereich zwischen den beiden Beschleunigungs-Grenzwerten,
also beim manuellen Einklappen der Sitzlehne, ist die Blockierung
bzw. die starke Dämpfung
aufgehoben und der Dämpfer
ermöglicht
ein normal gedämpftes
Einklappen der Lehne.
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Ein
Dämpfungs-Kanalabschnitt
nach Anspruch 2 ermöglicht
ein Überströmen zwischen
den Gehäuse-Teilräumen auch
dann, wenn die dem Kolbenteil mit dem Dämpfungs-Kanalabschnitt zugeordnete
Ventilscheibe in Schließstellung
vorliegt. Der Dämpfer
blockiert dann nicht, sondern ist verglichen mit der normalen Dämpfungscharakteristik
stark gedämpft.
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Dämpfungs-Kanalabschnitte
nach den Ansprüchen
3 und 4 lassen sich mit relativ geringem Aufwand herstellen.
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Wenn
die weitere Ventil-Baugruppe so ausgeführt ist, dass sie ab einem
ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwert die Blockierstellung
nur in einer Bewegungsrichtung der Kolbenstange zum Gehäuse, also
entweder in der Ein- oder in der Ausschubrichtung, aufhebt, gewährleistet
ein Zusatz-Ventil
nach Anspruch 5 ein Rückströmen von Dämpfungsmedium
durch den Zusatz-Durchgangs-Kanal, wenn die Kolbenstange in Gegenrichtung
zur von der weiteren Ventil-Baugruppe blockierten oder stark gedämpften Bewegungsrichtung
bewegt wird.
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Ein
Zusatz-Ventilkörper
nach Anspruch 6 lässt
sich robust ausführen. Über die
Vorspannkraft des Zusatz-Ventilkörpers
gegen den Zusatz-Ventilsitz lässt
sich zudem die Öffnungscharakteristik
auch des Zusatz-Ventils beeinflussen, sodass ein Rückströmen auch
erst oberhalb eines ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwerts
ermöglicht
ist. Die Ventil-Baugruppe führt
dann zu einer Blockierung bzw. zu einer starken Dämpfung sowohl
in Ein- als auch
in Ausschubrichtung der Kolbenstange unterhalb eines ersten, niedrigen
Beschleunigungs-Grenzwerts. Diese ersten Beschleunigungs-Grenzwerte in beiden
Richtungen können durchaus
unterschiedlich sein.
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Eine
Ventil-Baugruppe nach Anspruch 7 kann ein an sich bekanntes Bodenventil
eines Dämpfers
ersetzen, sodass eine Nachrüstung
einer bestehenden Dämpferbaugruppe
einfach möglich
ist.
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Ein
Zusatz-Ventil nach Anspruch 8 hat einen relativ geringen konstruktiven
Aufwand.
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Ein
Ringkanal nach Anspruch 9 verbindet elegant die Funktionen des Durchgangs-Kanals
einerseits und des Zusatz-Durchgangs-Kanals andererseits.
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Eine
Ventil-Baugruppe nach Anspruch 10 kann gemeinsam mit der Kolben-Baugruppe
eine kompakte Funktionseinheit bilden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 einen mehrfach unterbrochenen Längsschnitt
durch einen Dämpfer;
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2 vergrößert eine Kolben-Baugruppe des
Dämpfers
von 1;
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3 vergrößert eine Bodenventil-Baugruppe
des Dämpfers
von 1;
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4 einen mehrfach unterbrochenen Längsschnitt
durch eine weitere Ausführungsform
eines Dämpfers;
und
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5 vergrößert eine Kolben-Baugruppe des
Dämpfers
von 4.
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Der
in den 1 bis 3 dargestellte, mit Druckgas
vorgespannte Dämpfer
weist ein im Wesentlichen zylindrisches, also durch ein Rohr gebildetes
Gehäuse 1 auf,
das an einem Ende durch einen Boden 2 verschlossen ist.
Der Dämpfer
wird „über Kopf" montiert, sodass
der Boden 2 nach oben weist. Am Boden 2 ist ein
krallenartiges Befestigungselement 3 angebracht. Aus seinem
dem Boden 2 entgegengesetzten Ende 4 ist eine
koaxial zur Mittel-Längs-Achse 5 des
Gehäuses 1 angeordnete
Kolbenstange 6 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt. Die Kolbenstange 6 trägt an ihrem äußeren freien
Ende ein weiteres Befestigungselement 7, welches von seinem
Aufbau her dem Befestigungselement 3 am Gehäuse 1 entspricht.
Am Ende 4 ist die Kolbenstange 6 mittels einer
Führungs-
und Dichtungs-Einheit 8 in Richtung der Achse 5 verschiebbar,
aber gas- und flüssigkeitsdicht
geführt.
Das Gehäuse 1 ist
weitgehend mit einer Dämpfungsflüssigkeit
als Dämpfungsfluid
gefüllt.
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An
dem im Innenraum des Gehäuses 1 befindlichen
Ende der Kolbenstange 6 ist eine Kolben-Baugruppe 9 angebracht.
Diese teilt den Innenraum des Gehäuses 1 in zwei Gehäuse-Teilräume 10, 11,
von denen der Teilraum 10 zwischen der Kolben-Baugruppe 9 und
dem Boden 2 und der Teilraum 11 zwischen der Kolben-Baugruppe 9 und
der Führungs-
und Dichtungseinheit 8 ausgebildet ist.
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In 2 ist die Kolben-Baugruppe 9 vergrößert dargestellt.
Sie weist ein Druck-Kolbenteil 12 auf. Dieses ist als Ringscheibe
ausgeführt
und weist eine Umfangsnut 13 auf, in der eine hierzu komplementär ausgebildete
Schulter 14 der Kolbenstange 6 liegt, sodass das
Druck-Kolbenteil 12 gegen eine Verschiebung relativ zur
Kolbenstange 6 längs
der Achse 5 gesichert ist. Durch das Druck-Kolbenteil 12 wird
die Kolben-Baugruppe 9 zum Teilraum 11 hin begrenzt.
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Zum
Teilraum 10 hin wird die Kolben-Baugruppe 9 durch
ein Zug-Kolbenteil 15 begrenzt,
die ebenfalls als die Kolbenstange 6 umgebende Ringscheibe
ausgebildet ist. Auf der den Gehäuse-Teilraum 10 zugewandten
Seite hat das Zug-Kolbenteil 15 eine Umfangsnut 16,
in der ein an der Kolbenstange 6 festgelegter Haltering 17 liegt,
sodass das Zug-Kolbenteil 15 gegen eine Relativverschiebung zur
Kolbenstange 6 längs
der Achse 5 gesichert ist.
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Das
Druck-Kolbenteil 12 und das Zug-Kolbenteil 15 sind
radial zur Achse 15 spielfrei auf der Kolbenstange 6 angeordnet.
In Richtung der Achse 5 zum Teilraum 10 hin wird
das Zug-Kolbenteil 15 durch eine Mutter 18 gehalten,
die auf einen entsprechenden Gewindeansatz 19 der Kolbenstange 6 geschraubt
ist.
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Zwischen
dem Druck-Kolbenteil 12 und dem Zug-Kolbenteil 15 einerseits
und einer Innenwand 20 des Gehäuses 1 andererseits
ist jeweils ein Ringspalt 21 bzw. 22 ausgebildet.
Zwischen den Kolbenteilen 12, 15 ist ein in Richtung
der Achse 5 leicht verschiebbarer Ringkolben 23 angeordnet.
Ein Dichtring 24 des Ringkolbens 23 dichtet gegen
die Innenwand 20 des Gehäuses 1 ab, sodass
der Ringkolben 23 die Ringspalte 21, 22 überdeckt.
Der Dichtring 24 liegt in einer Umfangsnut 25 eines
Tragkörpers 26 des
Ringkolbens 23. Der ringförmige Tragkörper 26 ist mittels eines
Kolbenlagers 27 verschiebbar längs der Achse 5 zur
Kolbenstange 6 gelagert. Das Kolbenlager 27 umfasst
zwei die Kolbenstange 6 umgebende axial nebeneinanderliegende
Lagerhülsen 28.
Neben der Lagerfunktion hat das mittig zwischen dem Kolbenteilen 12 und 15 und
auf gleicher Höhe
mit dem Ringkolben 23 liegende Kolbenlager 27 auch
die Funktion eines Abstandshalters. Die Erstreckung des Kolbenlagers 27 in
Richtung der Achse 5 ist größer als die entsprechende Erstreckung
des Ringkolbens 23. Beiderseits des Kolbenlagers 27 liegen
an diesem eine dem Druckkolbenteil 12 zugewandte Druck-Ventilscheibe 29 und
eine dem Zug-Kolbenteil 15 zugewandte Zug-Ventilscheibe 30 an,
zwischen denen und dem benachbarten Kolbenteil 12 bzw. 15 jeweils eine
ringförmige
Distanzscheibe 31 bzw. 32 angeordnet ist. Mit
Hilfe der Mutter 18 ist also das Paket aus Zug- Kolbenteil 15,
Distanzscheibe 32, Zug-Ventilscheibe 30, Kolbenlager 27,
Druck-Ventilscheibe 29 und Druck-Kolbenteil 12 in
Richtung der Achse 5 zusammengespannt.
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Die
ringförmigen
Ventilscheiben 29 bzw. 30 weisen Dämpfungsdurchlässe 33 bzw. 34 auf.
Diese liegen im Wesentlichen fluchtend zu Bypass-Kanalabschnitten 35, 36,
die als parallel zur Achse 5 angeordnete Durchgangsbohrungen
ausgeführt
sind, die einander in Bezug auf die Achse 5 gegenüberliegen.
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Die
Ventilscheiben 29, 30 sind aus Federstahl und
haben eine Dicke von beispielsweise 0,1 mm. Der Außendurchmesser
der Ventilscheiben 29, 30 ist kleiner als der
Innendurchmesser des Gehäuses 1.
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Im
in 2 dargestellten Ruhezustand
der Kolben-Baugruppe 9 ist zwischen der Druck-Ventilscheibe 29 und
dem Druck-Kolbenteil 12 ein Radialkanal 37 ausgebildet,
welcher die Bypass-Kanalabschnitte 35, 36 mit
dem Ringspalt 21 verbindet. Zwischen der Zug-Ventilscheibe 30 und
dem Zug-Kolbenteil 15 ist
im Ruhezustand ein Radialkanal 38 ausgebildet, der die
Bypass-Kanalabschnitte 35, 36 mit dem Ringspalt 22 verbindet.
In Stirnwänden 39, 40 der
Kolbenteile 12 bzw. 15 können radial zur Achse 5 verlaufende
Bypass-Nuten 41 ausgebildet sein, welche dem jeweiligen
Dämpfungsdurchlass 33, 34 zugeordnet
sind, also mit diesem radial zur Achse 5 überdecken
und in den jeweiligen Ringspalt 21, 22 münden.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einer derartigen Bypass-Nut 41 kann im Druck-Kolbenteil 12 oder
im Zug-Kolbenteil 15 eine Durchgangs-Ausnehmung 42 ausgebildet sein,
die sich parallel zur Achse 5 erstreckt und den Radialkanal 37 bzw. 38 mit
dem Teilraum 10 bzw. 11 verbindet.
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Die
Bypass-Nut 41 bzw. die Durchgangs-Ausnehmung 42 sind
Varianten eines Dämpfungs-Kanalabschnitts
der Kolben-Baugruppe 9.
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Neben
der Kolben-Baugruppe 9 weist der Dämpfer nach den 1 bis 3 eine
weitere Ventil-Baugruppe 43 nahe des Bodens 2 auf,
welche den Teilraum 10 in einen ersten Unter-Teilraum 44 zwischen
der Kolben-Baugruppe 9 und
der Ventil-Baugruppe 43 und in einen zweiten Unter-Teilraum 45 zwischen
der Ventil-Baugruppe 43 und dem Boden 2 unterteilt.
Der Unter-Teilraum 45 ist eine als Kraftspeicher dienende
Druckgas-Kammer
mit Druckgas als Dämpfungsfluid.
Der Teil-Gehäuseraum 11 sowie der
Unter-Teilraum 44 sind mit Hydrauliköl als Dämpfungsflüssigkeit gefüllt.
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In 3 ist die Ventil-Baugruppe 43 vergrößert dargestellt.
Ein ringförmiger
Grundkörper 46 ist an
einer an der Innenwand 20 des Gehäuses 1 an einer Axialposition
nahe des Bodens 2 umlaufenden Erhebung 47 festgelegt.
Hierzu weist der Grundkörper 46 in
einer der Innenwand 20 benachbarten Mantelwand 48 eine
Umfangsnut 49 im Bereich der Erhebung 47 auf.
Der Außendurchmesser
der Mantelwand 48 ist größer als der Innendurchmesser
der Erhebung 47, sodass die Innenwand 20 im Bereich
der Umfangsnut 49 teilweise in diese hineinragt. Der Grundkörper 46 ist
somit gegen eine axiale Verschiebung längs der Achse 5 relativ
zum Gehäuse 1 gesichert.
In die Umfangsnut 49 ist ein Dichtring 50 eingelegt,
der den Grundkörper 46 gegen
die Innenwand 20 abdichtet. Der Grundkörper 46 umgibt unter Spiel
eine Führungshülse 51,
sodass zwischen der Außenwand
der Führungshülse 51 und
der dieser gegenüberliegenden
inneren Mantelwand des Grundkörpers 46 ein
Durchgangs-Kanalabschnitt 52 eines Durchgangs-Kanals 53 ausgebildet
ist, der bei geöffneter
Ventil-Baugruppe 43 die Unter-Teilräume 44, 45 miteinander
verbindet.
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Die
Führungshülse 51 sitzt
fest auf einer Ventilstange 54 der Ventil-Baugruppe 43.
Ein in den Unter-Teilraum 45 hineinragender Endabschnitt
der Ventilstange 54 trägt
einen Haltering 55. Zwischen diesem und einer dem Unter-Teilraum 45 zugewandten
Stirnwand 56 stützt
sich eine Schraubenfeder 57 ab, deren Innendurchmesser
dort, wo sie am Haltering 55 anliegt, dem Außendurchmesser
der Ventilstange 54 entspricht. Zum Grundkörper 46 hin
vergrößert sich
der Innendurchmesser der Schraubenfeder 57, sodass sie
die Führungshülse 51 unter
Spiel umgibt.
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An
der Ventilstange 54 ist auf der Seite des Grundkörpers 46,
welche dem Unter-Teilraum 44 zugewandt ist, ein Verschlusskörper 58 festgelegt.
In der Verschlussstellung der Ventil-Baugruppe 43, die in 3 gezeigt ist, liegen einander
zugewandte Stirnwände 59, 60 des
Verschlusskörpers 58 bzw. des
Grundkörpers 46 aneinander
an. In der Stirnwand 59 des Verschlusskörpers 58 ist eine
radial verlaufende Bypass-Nut 61 ausgebildet. Diese verbindet den
Unter-Teilraum 44 mit einem Ringkanal 62 in der Ventil-Baugruppe 43,
die einerseits begrenzt ist durch den Grundkörper 46, welcher den
Ringkanal 62 topfartig umgibt und andererseits durch den
Verschlusskörper 58,
welcher den Ringkanal 62 deckelartig abschließt. Der
Ringkanal 62 umgibt die Ventilstange 54.
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Ein
weiterer Durchgangs-Kanalabschnitt 63, der Teil des Durchgangs-Kanals 53 ist,
ist als parallel zur Achse 5 verlaufende Durchgangsbohrung
ausgeführt.
Der Durchgangs-Kanalabschnitt 63 verbindet den Unter-Teilraum 44 mit
dem Ringkanal 62. Der in den Ringkanal 62 ausmündende Endabschnitt
des Durchgangs-Kanalabschnitts 63 ist auf seiner radial in
Bezug auf die Achse 5 außenliegenden Seite von einer
Umfangsstufe 64 im Verschlusskörper 58 begrenzt,
welche die Ventilstange 54 koaxial umgibt.
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Die
Umfangsstufe 64 steht über
die Stirnwand 59 über,
ragt also weiter in den Ringkanal 62 hinein als der diesen
Endabschnitt des Durchgangs-Kanalabschnitts 63 radial
innen begrenzende Bereich der Stirnwand 59. In diesem Bereich
ist zwischen dem Verschlusskörper 58 und
einem die Ventilstange 54 umgebenden Distanzring 65 eine
die Ventilstange 54 ebenfalls ringförmig umgebende Ventilscheibe 66 angeordnet.
Diese liegt in der in 3 gezeigten
Verschlussstellung, in der sie den Durchgangs-Kanalabschnitt 63 verschließt, an der Umfangsstufe 64 an,
die somit einen Ventilsitz darstellt. Aufgrund des erwähnten Überstandes
der Umfangsstufe 64 in den Ringkanal 62 ist die
Ventilscheibe 66, die ebenfalls aus Federstahl besteht,
leicht in Richtung auf den Ringkanal 62 zu durchgebogen
und liegt somit vorgespannt auf der Umfangsstufe 64.
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Der
Stirnwand 59 in Bezug auf die Ventilscheibe 66 gegenüberliegend
angeordnet ist ein die Ventilstange 54 umgebender Stützring 67.
Dieser ist zwischen dem Distanzring 65 und einem weiteren, die
Ventilstange 54 umgebenden Distanzring 68 angeordnet.
Letzterer liegt zwischen dem Stützring 67 und
der Führungshülse 51.
Der Stützring 67 begrenzt den
Verlagerungsweg der Ventilscheibe 66 zwischen der Verschlussstellung
und der in 3 gezeigten Offenstellung.
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In
Richtung der Achse 5 zum Unter-Teilraum 44 hin
gehalten wird der Verschlusskörper 58 durch eine
Mutter 69, die auf einen entsprechenden Gewindeansatz 70 der
Ventilstange 54 geschraubt ist. Zwischen der Mutter 69 und
dem Verschlusskörper 58 ist ein
Haltering 71 angeordnet, der in einer Umfangsnut 72 des
Verschlusskörpers 58 liegt.
Mit Hilfe der Mutter 69 ist also das Paket aus Haltering 71,
Verschlusskörper 58,
Ventilscheibe 66, Distanzring 65, Stützring 67 und
Distanzring 68 in Richtung der Achse 5 auf der
Ventilstange 54 zusammengespannt.
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In
der Innenwand 20 des Gehäuses 1 ist längs der
Mittel-Längs-Achse 5 eine
Längsnut 69a ausgeführt, längs der
der Innenquerschnitt des Gehäuses 1 erweitert
ist. Die Längsnut 69a hat
eine axiale Erstreckung, die geringer ist als der Verfahrweg der
Kolben-Baugruppe 9 innerhalb des Gehäuses 1. Diese axiale
Erstreckung sowie die Axialposition der Längsnut 69a hängen von
der jeweiligen Anwendung des Dämpfers
ab.
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Die
Wirkungsweise des Dämpfers
ist folgende: Bei einer Einschub-Beschleunigung
der Kolbenstange 6 in Einschubrichtung 73 zwischen
einem ersten, niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwert und einem zweiten,
höheren
Beschleunigungs-Grenzwert liegt der Ringkolben 23 gegen
die Druck-Ventilscheibe 29 an, ohne diese nennenswert in
Richtung der Achse 5 zu verbiegen. Da der Ringkolben 23 eine
geringere axiale Erstreckung hat als das auch einen Abstandshalter
darstellende Kolbenlager 27, strömt Dämpfungsflüssigkeit entsprechend einer
einen Bypass-Kanal andeutenden gestrichelten Strömungslinie 74 aus
dem Gehäuse-Teilraum 10 durch
den Ringspalt 22, den Radialkanal 38, die Dämpfungsdurchlässe 34 in
der Zug-Ventilscheibe 30,
die Bypass-Kanalabschnitte 35, 36, die Dämpfungsdurchlässe 33 in
der Druck-Ventilscheibe 29, den Radialkanal 37 sowie
den Ringspalt 21 in den Gehäuse-Teilraum 11. Außerdem fließt Dämpfungsflüssigkeit
vom Ringspalt 22 außen
um die Zug-Ventilscheibe 30 und einen weiteren Radialkanal 75 zwischen
der Zug-Ventilscheibe 30 und dem Ringkolben 23 hin
zu den Bypass-Kanalabschnitten 35, 36. Der Ringkolben 23 liegt
hierbei dicht an dem außerhalb
der Dämpfungsdurchlässe 33 befindlichen
Bereich der Druck-Ventilscheibe 29 an. Wenn die Einschub-Beschleunigung der
Kolbenstange 6 in der Einschubrichtung 73 über den
zweiten, höheren
Beschleunigungs-Grenzwert hinaus gesteigert wird, dann wird der
Druck der Dämpfungsflüssigkeit
auf den Ringkolben 23 einerseits und die Druck-Ventilscheibe 29 andererseits
so groß,
dass die Druck-Ventilscheibe 29 bis
hin zum Druck-Kolbenteil 12 ausgelenkt wird und sich dichtend
gegen dessen Stirnwand 39 anlegt. Damit ist der Radialkanal 37 bis
auf die Bypass-Nut 41 geschlossen. Die Dämpfungskraft
nimmt daher sprungartig zu und kann bis in den Bereich einer Blockierung
des Dämpfers
gehen, wenn beispielsweise keine Bypass-Kanäle 41 vorhanden sind,
und wenn zudem die Undichtigkeiten im Gesamtbereich der Kolben-Baugruppe 9 gering
sind.
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Wenn
die Kolbenstange 6 mit einer Ausschub-Beschleunigung im
Bereich zwischen einem ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwert
und einem zweiten höheren
Beschleunigungs-Grenzwert entgegen der Einschubrichtung 73 aus
dem Gehäuse 1 herausgezogen
bzw. geschoben wird, legt sich der Ringkolben 23 gegen
die Zug-Ventilscheibe 30, ohne diese in Richtung der Achse 5 zu
verformen. Die Dämpfungsflüssigkeit
fließt
dann entsprechend der einen Bypass-Kanal andeutenden Strömungslinie 74 aus
dem Gehäuse-Teilraum 11 durch
den Ringspalt 21, den Radialkanal 37, die Dämpfungsdurchlässe 33,
die Bypass-Kanalabschnitte 35, 36, die Dämpfungsdurchlässe 34,
den Radialkanal 38 sowie den Ringspalt 22 in den
Gehäuse-Teilraum 10. Außerdem fließt Dämpfungsflüssigkeit
aus dem Ringspalt 21 außen um die Druck-Ventilscheibe 29 und
einen zwischen dieser und dem Ringkolben 23 gebildeten
weiteren Radialkanal 76 hin zu den Bypass-Kanalabschnitten 35, 36.
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Wenn
die Ausschub-Beschleunigung des zweiten, höheren Beschleunigungs-Grenzwert überschreitet,
dann wird der auf den Ringkolben 23 und die Zug-Ventilscheibe 30 wirkende
Staudruck so groß,
dass die Zug-Ventilscheibe 30 sich
elastisch deformiert und zur Anlage an die Stirnwand 40 des Zug-Kolbenteils 15 kommt,
sodass die Dämpfungsflüssigkeit
allen falls über
in den 1 bis 3 nicht dargestellte Bypass-Nuten
in der Stirnwand 40 des Zug-Kolbenteils 15 in
Richtung zum Gehäuse-Teilraum 10 strömen kann.
Die Dämpfung
steigt also sprunghaft an. Die Dämpfungs-
bzw. Blockier-Verhältnisse
sind, was ein Überschreiten
des zweiten, höheren
Beschleunigungs-Grenzwertes angeht, beim Ein- bzw. Ausschieben der
Kolbenstange 6 in das bzw. aus dem Gehäuse 1 grundsätzlich die
gleichen, wobei der jeweilige zweite, höhere Beschleunigungsgrenzwert
unterschiedlich sein kann.
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Die
Begriffe „Druckkolbenteil 12" und „Druck-Ventilscheibe 29" wurden gewählt, weil
sie bei Druck auf den Dämpfer,
also beim Einschieben der Kolbenstange 6 in das Gehäuse 1 in
Funktion treten, während
das „Zug-Kolbenteil 15" und die „Zug-Ventilscheibe 30" bei Zug auf den
Dämpfer,
also beim Ausfahren der Kolbenstange 6 aus dem Gehäuse 1,
in Funktion treten.
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Der
zweite, höhere
Beschleunigungs-Grenzwert für
das Einschieben bzw. Ausschieben der Kolbenstange 6, bei
der der Sprung von einfacher Dämpfung
auf eine angenäherte
Blockierung eintritt, kann durch Veränderung der Dicke bzw. des
Materials der Ventilscheiben 29, 30 verändert werden.
Je dicker die Ventilscheiben 29, 30 sind, umso
steifer sind sie, d. h. der Beschleunigungs-Wert, bei dem ein Übergang
von der einfachen Dämpfung
auf eine quasi-Blockierung eintritt, nimmt zu. Je dünner die
Ventilscheibe 29 bzw. 30 ist, umso niedriger wird
der zweite, höhere
Beschleunigungs-Grenzwert.
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In
gleicher Weise kann durch Veränderung der
axialen Erstreckung des Kolbenlagers 27 in Richtung der
Achse 5 der Weg in Richtung der Achse 5 verändert werden,
den die jeweilige Ventilscheibe 29, 30 aus ihrer
Ruhela ge zurücklegen
muss, bevor der jeweilige Radialkanal 37, 38 verschlossen
wird. Da die zum Verformen der Ventilscheibe 29, 30 in
Richtung der Achse 5 erforderliche, durch den geschilderten
Staudruck gebildete Kraft mit dem Verformungsweg zunimmt, wird also
der entsprechende Beschleunigungs-Grenzwert bei geringerer Axialerstreckung
des Kolbenlagers 27 kleiner und umgekehrt.
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Ein
Einschieben der Kolbenstange 6 in das Gehäuse 1 erfordert,
dass das in das Gehäuse 1 eingeschobene
zusätzliche
Kolbenstangenvolumen aus der Gesamtheit des Unter-Teilraums 44 einerseits und
des Teilraums 11 andererseits in Form eines entsprechenden
Volumens an Dämpfungsflüssigkeit
in den Unter-Teilraum 45 überströmen kann. Solange eine derartige Überströmung nicht
möglich
ist, solange also die Ventil-Baugruppe 43 geschlossen ist,
ist der Dämpfer
auch bei offener, die Durchströmung von
Dämpfungsflüssigkeit
längs der
Strömungslinie 74 ermöglichender
Kolben-Baugruppe 9 blockiert. Dies ist unterhalb des ersten,
niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwerts der Fall, wie nachfolgend
anhand einer Funktionsbeschreibung der Ventil-Baugruppe 43 erläutert wird:
Erst wenn der Staudruck im Unter-Teilraum 44 aufgrund eines Überschreitens des
ersten, niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwerts einen gewissen Druckwert überschreitet,
hebt dieser Staudruck, der auch im Durchgangs-Kanalabschnitt 63 vorliegt,
die Ventilscheibe 66 von der Umfangsstufe 64 ab.
Dämpfungsflüssigkeit
kann durch den Durchgangs-Kanalabschnitt 63, den Ringkanal 62 und
den Durchgangs-Kanalabschnitt 52 in den Unter-Teilraum 45 strömen, sodass
ein Einschieben der Kolbenstange 6 durch die Ventil-Baugruppe 43 nicht
verhindert wird.
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Beim
Ausschieben der Kolbenstange 6 entsteht im Unter-Teilraum 44 verglichen
mit dem Unter-Teilraum 45 ein Unterdruck, der dazu führt, dass die
Ventilstange 54 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 57 in
Ausschubrichtung relativ zum Grundkörper 46 längs der
Achse 5 verlagert wird. Hierbei hebt sich der fest mit
der Ventilstange 54 verbundene Verschlusskörper 58 vom
Grundkörper 46 ab,
sodass zwischen der Stirnwand 59 des Verschlusskörpers 58 und
der Stirnwand 60 des Grundkörpers 46 ein Zusatz-Durchgangs-Kanalabschnitt
in Form eines Radialkanals entsteht. Dämpfungsflüssigkeit kann dann aufgrund
der „über Kopf"-Montage unter Schwerkrafteinfluss
vom Unter-Teilraum 45 über
den Durchgangs-Kanalabschnitt 52,
den Ringkanal 62 und den so entstandenen Radialkanal in
den Unter-Teilraum 44 strömen, sodass ein Ausschieben
der Kolbenstange 6 auch dann gegeben ist, wenn die Ventilscheibe 66 den
Durchgangs-Kanalabschnitt 63 aufgrund der dichtenden Anlage
an der Umfangsstufe 64 verschließt. Auch dann, wenn aufgrund
der Vorspannung der Schraubenfeder 57 der Verschlusskörper 58 wieder
dicht am Grundkörper 46 anliegt, kommt
es über
die Bypass-Nut 61 zu einem stark gedämpften Rückströmen von Dämpfungsfluid vom Unter-Teilraum 45 in
den Unter-Teilraum 44 oder
zurück, falls
notwendig.
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Solange
die Einschub-Beschleunigung unterhalb des ersten, niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwertes
ist, bleibt der Durchgangs-Kanalabschnitt 63 durch die
dichtend auf der Umfangsstufe 64 aufliegende Ventilscheibe 66 verschlossen. Unterhalb
des ersten, niedrigeren Beschleunigungs-Grenzwertes ist daher aufgrund der Ventil-Baugruppe 43 einerseits
und oberhalb des zweiten, höheren
Beschleunigungs-Grenzwerts aufgrund der Kolben-Baugruppe 9 andererseits
ein Einschieben der Kolbenstange 6 in das Gehäuse 1 nicht
oder aufgrund z. B. vorliegender Bypass-Nuten nur sehr schwer möglich.
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Solange
der Ringkolben 23 auf Höhe
der Längsnut 69a über die
Innenwand 20 des Gehäuses 1 gleitet,
ist über
die Längsnut 69a ein
stark gedämpftes Überströmen zwischen
den Gehäuse-Teilräumen 10, 11 möglich. Im
Axialbereich der Längsnut 69a ist also
eine vollständige
Blockierung des Dämpfers
aufgrund der Überströmmöglichkeit
durch die Längsnut 69a aufgehoben.
Die Längsnut 69a dient
als Bypass. Die Anzahl von Längsnuten 69a sowie
die jeweils durch eine Längsnut 69a hervorgerufene
Innenquerschnittsvergrößerung des
Gehäuses 1 und
die axiale Erstreckung und Position der Längsnuten 69a in Bezug
auf das Gehäuse 1 können zur
Steuerung der Betätigungskräfte und
der Betätigungsgeschwindigkeiten
angepasst werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines Dämpfers
ist in den 4 und 5 dargestellt. Komponenten, die
denjenigen entsprechen, die schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben wurden, tragen die gleichen
Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
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Zwischen
der Kolben-Baugruppe 9 und der Führungs- und Dichtungseinheit 8 ist
an der Kolbenstange 6 eine Ventil-Baugruppe 77 montiert.
Zwischen dieser und der Kolben-Baugruppe 9 ist ein Distanzring 78 angeordnet,
der einen Abstand zwischen dem Druck-Kolbenteil 12 und
einem Grundkörper 79 der
Ventil-Baugruppe 77 erzwingt. Auf diese Weise entsteht
zwischen dem Druck-Kolbenteil 12 und dem Grundkörper 79 ein
Radialkanal 80. Im Grundkörper 79 sind Bypass-Kanalabschnitte 81, 82 als
gegenüberliegende
und zur Achse 5 parallele Durchgangsbohrungen ausgeführt. Diese
verbinden den Radialkanal 80 mit einem weiteren Radialkanal 83 auf
der gegenüberliegenden
Stirnseite des Grundkörpers 79. Dort,
wo die Bypass-Kanalabschnitte 81, 82 in den Radialkanal 83 ausmünden, können sie
mittels einer Ventilscheibe 84 verschlossen werden, die
in einer nicht dargestellten Verschlussstellung flächig an
einer Stirnwand 85 des Grundkörpers 79, welche dem Radialkanal 83 zugewandt
ist, aufliegt. Die Ventilscheibe 84 ist wie die Ventilscheiben 29, 30, 66 als die
Kolbenstange 6 umgebender Ring ausgeführt. Im der Kolbenstange 6 benachbarten
Abschnitt ist die Ventilscheibe 84 zwischen dem Grundkörper 79 und einem
Distanzring 86 angeordnet. Letzterer schafft längs der
Achse 5 einen Abstand zwischen der Ventilscheibe 84 und
einem Stützring 87.
Ein der Kolbenstange 6 benachbarter Innenabschnitt des
Stützrings 87 ist
zwischen dem Distanzring 86 und einem weiteren Distanzring 88 angeordnet.
Der Stützring 87 hat die
gleiche Funktion wie der Stützring 67 der
Ausführung
nach den 1 bis 3, begrenzt also den Verlagerungsweg
der Ventilscheibe 84. Der Außendurchmesser des Grundkörpers 79,
der Ventilscheibe 84 sowie des Stützrings 87 ist geringer
als der Innendurchmesser des Gehäuses 1.
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Mit
Hilfe der Mutter 18 wird bei der Ausführung nach den 5 und 6 das
Paket aus den Komponenten der Kolben-Baugruppe 9, der Distanzring 78,
der Grundkörper 79,
die Ventilscheibe 84, der Distanzring 86, der
Stützring 87 und
der Distanzring 88 in Richtung der Achse 5 zusammengespannt.
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In
einer äußeren Umfangsnut 89 im
Grundkörper 79 ist
ein Dichtring 90 aufgenommen, welcher den Teilraum 11 zwischen
der Ventil-Baugruppe 77 und der Führungs- und Dichtungseinheit 8 vom
Radialkanal 80 dichtend trennt, wobei er gegen die Innenwand 20 des
Gehäuses 1 dichtet.
Die Erstreckung des Dichtrings 90 längs der Achse 5 ist
geringer als die Breite der Umfangsnut 89 längs der
Achse 5. Der Dichtring 90 kann sich aufgrund des
sich hierdurch ergebenden Spiels längs der Achse 5 in
den Grenzen dieses Spiels frei gegenüber dem Grundkörper 79 längs der
Achse 5 verschieben. In der Mittelstellung des Dichtrings 90 zum
Grundkörper 79,
die in 5 gezeigt ist,
verbleiben zwischen dem Dichtring 90 und den ihm zugewandten
Stirnwänden
der Umfangsnut 89 zwei Radialkanäle 91, 92.
Der Radialkanal 92, der dem Radialkanal 80 zwischen
dem Grundkörper 79 und
dem Druck-Kolbenteil 12 benachbart ist, ist mit dem Radialkanal 80 über einen Zusatz-Durchgangs-Kanal 93 verbunden.
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Die
Ventil-Baugruppe 77 entspricht, was ihre Funktion angeht,
der Ventil-Baugruppe 43,
blockiert den Dämpfer
nach den 5 und 6 also bis zu einem ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwert,
was die Einschiebkraft der Kolbenstange 6 in das Gehäuse 1 angeht.
Unterhalb des ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwerts reicht
der Staudruck, der über
die Bypass-Kanalabschnitte 81, 82 auf die Ventilscheibe 84 ausgeübt wird,
nicht aus, um die Ventilscheibe 84 von der Stirnwand 85 des
Grundkörpers 79 abzuheben.
Der Dämpfer
blockiert also. Aufgrund der Einschiebkraft beim Versuch, die Kolbenstange 6 in
das Gehäuse 1 einzuschieben,
liegt gleichzeitig der Dichtring 90 an der der Ventilscheibe 84 benachbarten
Stirnwand der Umfangsnut 89 an, sodass der Radialkanal 91 verschlossen
ist. Dämpfungsfluid kann
daher nicht vom Radialkanal 83 zum Radialkanal 80 strömen.
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Beim Überschreiten
des ersten, niedrigen Beschleunigungs-Grenzwerts beim Einschieben
wird die Ventilscheibe 84 aufgrund des Staudrucks in den Bypass-Kanalabschnitten 81, 82 von
der Stirnwand 85 abgehoben, sodass das Dämpfungsfluid
vom Radialkanal 80 über
die Bypass-Kanalabschnitte 81, 82 und
den Radialkanal 83 außen
an dem Stützring 87 vorbei
in den Teilraum 11 strömen
kann. Vorausgesetzt, dass der zweite höhere Beschleunigungs-Grenzwert,
bei dem die Kolben-Baugruppe 9 entsprechend dem oben im
Zusammenhang mit den 1 bis 3 Ausge führten blockiert, noch nicht
erreicht ist, ist somit ein Strömen
von Dämpfungsfluid zwischen
den Gehäuse-Teilräumen 10 und 11 möglich. Die
Kolbenstange 6 kann somit gedämpft in das Gehäuse 1 eingeschoben
werden.
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Beim
Ausschieben der Kolbenstange 6 aus dem Gehäuse 1 liegt
aufgrund der hierbei vorliegenden Staudruckverhältnisse die Ventilscheibe 84 an der
Stirnwand 85 an, sodass die Bypass-Kanalabschnitte 81, 82 verschlossen
sind. Gleichzeitig verschiebt sich der Dichtring 90 längs der
Achse 5 in der Umfangsnut 89 so, dass der Radialkanal 92 verschlossen
ist und der Radialkanal 91 sich weiter öffnet.
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Dämpfungsfluid
kann daher vom Radialkanal 83 außen an der der Ventilscheibe 84 benachbarten Umfangswand
des Grundkörpers 79 vorbei,
durch den Radialkanal 91, durch den Dichtring 90 hindurch, durch
den Zusatz-Durchgangs-Kanal 93 und
den Radialkanal 80 hin zur Kolben-Baugruppe 9 strömen. Vorausgesetzt,
dass der zweite, höhere
Beschleunigungs-Grenzwert
für das
Ausschieben der Kolbenstange 6 aus dem Gehäuse 1 noch
nicht erreicht ist, ist somit ein Strömen von Dämpfungsfluid vom Gehäuse-Teilraum 11 in
den Gehäuse-Teilraum 10 möglich. Es
kann daher ein gedämpftes
Ausschieben der Kolbenstange 6 aus dem Gehäuse 1 stattfinden.
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Anstelle
der Ventil-Baugruppe 43 weist der Dämpfer der Ausführung nach
den 4 und 5 ein konventionelles Bodenventil 94 ohne
Ventilscheibe 66 und Stützring 67 auf, über das
eine gedämpfte Strömung des
Dämpfungsfluids
vom Unter-Teilraum 44 in den Unter-Teilraum 45 möglich ist.
Derartige Bodenventile 94 sind dem Fachmann bekannt.