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Die
Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer zur Verwendung
in einem Fahrzeugaufhängungs-System,
und insbesondere einen Stoßdämpfer mit
variabler Dämpfungskraft.
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Stoßdämpfer, die
zusammen mit Federn ein Fahrzeugaufhängungs-System bilden, absorbieren einen
Teil der Stöße, die
von Fahrzeugrädern übertragen
werden, und dämpfen
in voraus die Expansions-Schwingung der Federn, um für die Insassen
eines Kraftfahrzeugs eine komfortable Fahrt zu gewährleisten.
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Der
Fahrzustand eines Fahrzeugs ändert sich
während
des Fahrens gemäß mehreren
Bedingungen, wie beispielsweise Straßenoberflächen, Fahrzeuggeschwindigkeiten,
Lenkzuständen
und dergleichen, so dass zwangsläufig
Fahrzeugaufhängungs-Systeme mit unterschiedlichen
Eigenschaften notwendig sind, um den sich verändernden Fahrzuständen zu
entsprechen. Um Fahrzeugaufhängungs-Systeme
unterschiedlicher Eigenschaften bereitzustellen, die den unterschiedlichen
Fahrzuständen
entsprechen, ist es notwendig die Dämpfungskraft von Stoßdämpfern in
Abhängigkeit
von den unterschiedlichen Fahrzuständen eines Fahrzeugs geeignet
zu verändern.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer bereitzustellen, der
einfach aufgebaut ist und der in Abhängigkeit von den Fahrzuständen eines
Fahrzeugs in seiner Dämpfungskraft
variabel ist, wodurch für
unterschiedliche Fahrzustände
eines Fahrzeugs erforderliche Veränderungen der Eigenschaften
des Fahrzeugaufhängungs-Systems
mit akzeptablen Kosten realisiert werden können.
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Dies
wird gemäß der Erfindung
mit einem Stoßdämpfer mit
variabler Dämpfungskraft
erreicht, der eine Kolbenstange, die in einen Zylinder montiert ist
und die darin linear bewegbar ist, und eine an der Kolbenstange
befestigte Öffnungs-Ventilplatte mit
einer Mehrzahl von Ventillöchern
aufweist, die in Abständen
entlang eines Kreises um die Kolbenstange herum angeordnet sind.
Eine mit einer Mehrzahl von radial um die Kolbenstange herum vorstehenden Vorsprüngen versehene
Drehventil-Platte ist zum Variieren des Öffnungsgrads der Ventillöcher in
der Nähe
der Öffnungs-Ventilplatte
drehbar an der Kolbenstange befestigt. Ein Führungsmittel ist zwischen der
Drehventil-Platte und dem Zylinder vorgesehen, so dass die Drehposition
der Drehventil-Platte relativ zur Öffnungs-Ventilplatte variiert werden kann.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis
11 beschrieben.
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Die
Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung detaillierter beschrieben.
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1 zeigt eine schematische,
perspektivische Ansicht des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit
variabler Dämpfungskraft.
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2 zeigt eine schematische
Ansicht, in der ein Kolben und eine Öffnungs-Ventilplatte des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers von 1 darstellt sind, wobei
diese jeweils an einer Kolbenstange befestigt sind.
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3 zeigt eine schematische
Ansicht, in der eine Drehventil-Platte von 1 dargestellt ist.
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4 zeigt eine schematische
Ansicht, in der ein Zylinder von 1 dargestellt
ist.
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5 zeigt eine perspektivische
Längsschnittansicht
des Zylinders von 1.
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6 zeigt eine Längsschnittansicht
des Zylinders von 1,
in der am Innenumfang des Zylinders ausgebildete Führungsnuten
dargestellt sind.
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7 zeigt eine Detailansicht
eines distalen Endes der in 2 gezeigten
Kolbenstange.
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8 zeigt eine schematische
Schnittansicht, in der die Drehventil-Platte und die Öffnungs-Ventilplatte
an die Kolbenstange montiert dargestellt sind.
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9 und 10 zeigen schematische Ansichten zum
vergleichenden Erläutern
der Betriebsarten des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft.
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11 und 12 zeigen schematische Ansichten, in
denen die Drehventil-Platte und die Öffnungs-Ventilplatte im Demontage-Zustand
bzw. im Zusammenbau-Zustand dargestellt sind, wobei die Öffnungs-Ventilplatte
mit einem Dämpfungsteil
versehen ist.
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13 zeigt eine schematische Längsschnittansicht
des Zylinders, wobei der Zylinder mit einer anderen Ausführungsform
der Führungsnut versehen
ist.
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14 zeigt eine seitliche
Schnittansicht, in der der Aufbau eines Stoßdämpfers dargestellt ist, der
mit der Öffnungs-Ventilplatte,
die das in 11 und 12 gezeigte Dämpfungsteil
aufweist, und mit dem Zylinder versehen ist, der die in 13 gezeigte Führungsnut aufweist.
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1 zeigt eine schematische,
perspektivische Ansicht des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit
variabler Dämpfungskraft,
wobei in einen Zylinder 1 eine Kolbenstange 3 eingesetzt
ist, die im Zylinder 1 eine lineare Relativbewegung ausführen kann,
und wobei an der Kolbenstange 3 eine Mehrzahl von Teilen
montiert sind und der Zylinder 1 mit einer Betriebsflüssigkeit (nicht
gezeigt) gefüllt
ist.
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Die
Kolbenstange 3 ist mit einem Kolbenventil 5 versehen,
das eine Öffnung
und eine Platte aufweist. Eine Öffnungs-Ventilplatte 9,
die in der Nähe des
Kolbenventils 5 angeordnet und die mit einer Mehrzahl von
Ventillöchern 7 versehen
ist, die in Abständen
entlang eines Kreises um die Kolbenstange 3 herum ausgebildet
sind, ist relativ zur Kolbenstange 3 drehfest und in Axialrichtung
unbewegbar an der Kolbenstange 3 befestigt.
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Die
Ventillöcher 7 sind
von einer Mehrzahl von kreisbogenförmigen Langlöchern gebildet,
die jeweils in gleichem Abstand voneinander entlang eines Kreises
um die Kolbenstange 3 herum angeordnet sind. Die Öffnungs-Ventilplatte 9 ist
an ihrer einen Seite mit einer Drehventil-Platte 13 versehen, die drehbar
an der Kolbenstange 3 angebracht ist und die mit einer
Mehrzahl von radial um die Kolbenstange 3 herum vorstehenden
Vorsprüngen 11 ausgebildet
ist zum Variieren des Öffnungsgrads
der Ventillöcher 7 der Öffnungs-Ventilplatte 9 im
Verhältnis
zur Drehung der Drehventil-Platte 13, wie in 1 bis 3 sowie 9 und 10 gezeigt.
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Die
Vorsprünge 11 der
Drehventil-Platte 13 sind in gleichem Abstand voneinander
entlang eines Kreises um die Kolbenstange 3 herum angeordnet und
sind jeweils fächerförmig um
die Kolbenstange 3 herum ausgebildet. Die an der Kolbenstange 3 angebrachte
Drehventil-Platte 13 ist in 8 gezeigt.
Zwischen der Drehventil-Platte 13 und der Kolbenstange 3 ist
ein Lager 15 (beispielsweise ein Kugellager oder ein Gleitlager)
angeordnet, und die Kolbenstange 3 ist mit einem Sprengring 17 zum
Verhindern einer Linearbewegung der Drehventil-Platte 13 versehen. Zwischen
der Drehventil-Platte 13 und dem Zylinder 1 ist
ein Führungsmittel
vorgesehen zum Variieren der Drehposition der Drehventil-Platte 13 relativ
zur Öffnungs-Ventilplatte 9.
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Das
Führungsmittel
weist an den jeweiligen Vorsprüngen 11 der
Drehventil-Platte 13 ausgebildet einen jeweiligen Ansatz 19 auf,
der radial in Richtung zum Zylinder 1 hin weist, und das
Führungsmittel weist
für jeden
Ansatz 19 eine Führungsnut 21 auf, die
innen in der Umfangswand des Zylinders 1 ausgebildet ist
und in die hinein ein jeweiliger Ansatz 19 eingesetzt ist.
Die Führungsnut 21 weist
einen geraden Abschnitt 23, der entlang der Längsrichtung
des Zylinders 1 und parallel dazu ausgebildet ist, und
einen Krümmungsabschnitt 25 auf,
der bogenförmig entlang
der Längsrichtung
und entlang der Umfangsrichtung des Zylinders 1 ausgebildet
ist, wie in 6 dargestellt.
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Der
Krümmungsabschnitt 25 ist,
wenn der Zylinder 1 (bzw. der Stoßdämpfer) an ein Fahrzeug montiert
ist, unterhalb des geraden Abschnitts 23 an diesen anschließend angeordnet
und ist so ausgebildet, dass die Drehventil-Platte 13 relativ
zur Kolbenstange 3 langsam verdreht wird, wenn sich der
jeweilige Ansatz 19 entlang des Krümmungsabschnitts 25 der
betreffenden Führungsnut 21 bewegt.
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Im
Einbau-Zustand des Stoßdämpfers ist
die Kolbenstange 3 an der Fahrzeugkarosserie befestigt, und
der Zylinder 1 ist an einem Achsschenkel befestigt, an
dem das gelenkte Rad befestigt ist. Die Kolbenstange 3 ist
hinsichtlich einer Relativ-Drehbewegung relativ zur Fahrzeugkarosserie
durch Drehbewegungs-Beschränkungsmittel
gesichert, und bei dieser Ausführungsform
ist das Drehbewegungs-Beschränkungsmittel
von einer an einem distalen Ende der Kolbenstange 3 ausgebildeten
Keil- oder Passfeder-Kontaktfläche 27 gebildet,
wobei die Kolbenstange 3 einen runden bzw. kreisförmigen Querschnitt aufweist,
wie in 7 dargestellt.
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Ferner
ist eine Keil- oder Passfeder-Anlagefläche vorgesehen, so dass eine
flache Passfeder in einen zwischen der Passfeder-Kontaktfläche 27 der Kolbenstange 3 und
der Passfeder-Anlagefläche ausgebildeten
Raum eingesetzt werden kann, wodurch eine Drehbewegung der Kolbenstange 3 relativ zur
Fahrzeugkarosserie verhindert werden kann.
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Der
Aufbau des Zylinders 1 bezüglich der Kupplung mit dem
Achsschenkel ist der gleiche wie beim Stand der Technik. Mit anderen
Worten ist eine eine Außenfläche des
Zylinders 1 umschließende Achsschenkel-Halterung
mittels eines Bolzens bzw. einer Schraube am Achsschenkel befestigt.
Durch diese Konstruktion ist eine Relativdrehung zwischen dem Zylinder 1 und
dem Achsschenkel unmöglich,
so dass die Lenkbewegung des Achsschenkels als eine Drehbewegung
auf den Zylinder 1 übertragen
wird, d.h. das Erzeugen einer Relativ-Drehbewegung zwischen der
Kolbenstange 3 und dem Zylinder 1.
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Ferner
kann, obwohl die Konstruktion, die per se einen Zylinder, Hydraulikfluid,
eine Kolbenstange und eine Mehrzahl von an der Kolbenstange 3 montierten
Teilen aufweist, als ein Stoßdämpfer wirkt,
der eine variable Dämpfungskraft
ausüben kann,
der Zylinder 1 bei einer Stoßdämpfer-Einrichtung, die sowohl
mit einem Innenzylinder als auch mit einem Außenzylinder versehen ist, als
eine Einrichtung verwendet werden, die den Innenzylinder ersetzt,
so dass ein einfacher aufgebauter Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft
realisiert ist.
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Der
so konstruierte, erfindungsgemäße Stoßdämpfer mit
variabler Dämpfungskraft
kann gemäß zwei Betriebszuständen des
Fahrzeugs (einer ist ein Einlenk-Fahrzustand und der andere ist
ein Geradeaus-Fahrzustand) in seiner Dämpfungskraft variabel betrieben
werden, wobei eine erste Betriebsart ein Betrieb mit gemäß den Änderungen
des Lenkwinkels variabler Dämpfungskraft
ist.
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Mit
anderen Worten ist während
des Geradeaus-Fahrzustands
die Drehventil-Platte 13 in Bezug auf die Öffnungs-Ventilplatte 9 in
einer Position, in der die Mehrzahl der Ventilöffnungen 7 auf ein
Maximum geöffnet
sind, wie in 9 gezeigt.
Wenn in diesem Zustand der Lenkwinkel geändert wird, bewirkt das Schwenken
des Achsschenkels bzw. des Achsgelenks direkt eine Drehung des Zylinders 1 um
seine Längsachse,
und die Drehventil-Platte 13 wird über ihre in die Führungsnuten 21 des
Zylinders 1 eingreifenden Ansätze 19 relativ zur Öffnungs-Ventilplatte 9 verdreht.
Die Öffnungs-Ventilplatte 9 ist über die
Kolbenstange 3 drehfest an der Fahrzeugkarosserie gehalten,
wodurch die Relativ-Drehposition der Drehventil-Platte 13 zur Öffnungs-Ventilplatte 9 so verändert werden
kann, dass sich der Öffnungsgrad der
Ventillöcher 7 reduziert,
wie in 10 gezeigt.
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Der Öffnungsgrad
der Ventillöcher 7 reduziert
sieh proportional zum Betrag des Lenkwinkels, so dass der Stoßdämpfer mit
zunehmendem Einlenkwinkel der gelenkten Räder eine größere Dämpfungskraft bereitstellen
kann, wodurch ein stabiles Kurvenverhalten des Fahrzeugs möglich ist.
Alternativ kann im Geradeaus-Fahrzustand des Fahrzeugs eine geringe
Dämpfungskraft
bereitgestellt werden, so dass das Fahrzeug ein weiches Fahrverhalten aufweist.
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Bei
einer zweiten Betriebsart des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft
ist die Dämpfungskraft
während
des Geradeaus-Fahrzustands variabel. Wie in 9 dargestellt, wird, wenn während des
Geradeaus-Fahrzustands eines
Fahrzeugs der Anhebegrad eines Achsschenkels infolge schlechter
Straßenzustände zunimmt,
so dass dadurch ein Anhebegrad des Zylinders 1 zunimmt,
der Ansatz 19 der an der Kolbenstange 3 montierten
Drehventil-Platte 13 vom
geraden Abschnitt 23 der Führungsnut 21 aus zum
Krümmungsabschnitt 25 hin
bewegt, wodurch die Drehventil-Platte 13 relativ
zur Öffnungs-Ventilplatte 9 verdreht
wird und dadurch der Öffnungsgrad
der in der Öffnungs-Ventilplatte 9 ausgebildeten
Ventillöcher 7 verkleinert
wird, wie in 10 dargestellt.
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Daher
kann, selbst wenn während
des Geradeaus-Fahrzustands
des Fahrzeugs die Fahrzeugräder
in starkem Maße
angehoben werden, der Stoßdämpfer automatisch
eine sich gemäß dem Anhebegrad
der Fahrzeugräder
stark ändernde,
d.h. in diesem Fall zunehmende, Dämpfungskraft bereitstellen, so
dass ein komfortableres Fahrverhalten des Fahrzeugs gewährleistet
ist.
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Zusätzlich wirkt
bei der so konstruierten Ausführungsform
der Erfindung, wenn an einem Randabschnitt der Öffnungs-Ventilplatte 9 ein
aus einem Dämpfungsmaterial
hergestelltes, ringförmiges Dämpfungsteil 10 angebracht
ist, das im Zylinder 1 des Stoßdämpfers, wie in 11 und 12 dargestellt, nach
oben vorsteht, und der Achsschenkel stark abgesenkt wird, das Dämpfungsteil 10 als
eine Art Dämpfungsanschlag,
wodurch es möglich
ist einen über
den Stoßdämpfer auf
die Fahrzeugkarosserie übertragenen
Stoß oder
Aufprall der Öffnungs-Ventilplatte 9 am
oberen Endabschnitt des Zylinders 1 zu mindern.
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13 zeigt eine schematische Längsschnittansicht,
in der eine andere Ausführungsform einer
am Innenumfang eines Zylinders 1 vorgesehenen Führungsnut 21 dargestellt
ist, wobei die Führungsnut 21 einen
ersten geraden Abschnitt 29, der parallel zur Längsrichtung
des Zylinders 1 in einem Längsmittenabschnitt des Zylinders 1 ausgebildet
ist, einen schrägen
Abschnitt 30, der sich schräg, d.h. mit einer Richtungskomponente
in Umfangsrichtung des Zylinders 1, entlang der Längsrichtung
des Zylinders 1 erstreckt und der in Vertikalrichtung,
d.h. in Längsrichtung
des Zylinders 1, jeweils am oberen Ende und am unteren
Ende des ersten geraden Abschnitts 29 an diesen anschließend ausgebildet
ist, und einen zweiten geraden Abschnitt 31 aufweist, der
jeweils am unteren und am oberen schrägen Abschnitt 30 an den
jeweiligen schrägen
Abschnitt 30 anschließend ausgebildet
ist und der sich entlang der Längsrichtung
des Zylinders 1 und parallel dazu erstreckt.
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In 14 ist ein Stoßdämpfer dargestellt, der
mit der Öffnungs-Ventilplatte 9,
die mit dem in 11 und 12 gezeigten Dämpfungsteil 10 ausgebildet
ist, und mit dem Zylinder 1 versehen ist, der mit der in 13 dargestellten Führungsnut 21 ausgebildet
ist.
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Der
in 14 gezeigte Stoßdämpfer wirkt
in der gleichen Weise wie die zuvor beschriebenen Stoßdämpfer.
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Mit
anderen Worten wird der Öffnungsgrad der
Ventillöcher 7 an
der Öffnungs-Ventilplatte 9 verringert,
um die Dämpfungskraft
allmählich
zu erhöhen,
wobei sich der an der Drehventil-Platte 13 ausgebildete
Ansatz 19 als Reaktion auf eine Vertikalbewegung des Achsschenkels
vom ersten geraden Abschnitt 29 aus zum schrägen Abschnitt 30 hin
bewegt.
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Wenn
die Vertikalbewegung des Achsschenkels jedoch weiter fortgesetzt
wird, so dass der Ansatz 19 der Drehventil-Platte 13 den
schrägen
Abschnitt 30 passiert und sich in den zweiten geraden Abschnitt 31 hineinbewegt,
werden die in der Öffnungs-Ventilplatte 9 ausgebildeten
Ventillöcher 7 vollständig verschlossen.
In diesem Zustand wirkt der Stoßdämpfer als
eine Hydraulikfeder.
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Abgesehen
von dem Fall, in dem der Ansatz 19 der Drehventil-Platte 13 wie
zuvor beschrieben in den zweiten geraden Abschnitt 31 hineinbewegt
wird, kontaktiert, wenn der Ansatz 19 in den zweiten geraden
Abschnitt 31 hineinbewegt wird, der an der Oberseite des
Zylinders 1 angeordnet ist, und wenn sich der Zylinder 1 infolge
eines Leckstroms von Betriebsfluid zwischen der Öffnungs-Ventilplatte 9 und
der Drehventil-Platte 13 zusätzlich absenkt, das am Randbereich
der Öffnungs-Ventilplatte 9 angebrachte
Dämpfungsteil 10 eine
obere Innenwand des Zylinders 1 und bewirkt dabei eine
Dämpfung,
wodurch der beim Kontaktieren der Innenwand des Zylinders 1 verursachte
Stoß,
der über
den Stoßdämpfer auf die
Fahrzeugkarosserie übertragen
wird, reduziert wird.
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Wie
aus dem Vorhergehenden ersichtlich, hat der erfindungsgemäße Stoßdämpfer mit
variabler Dämpfungskraft
einen Vorteil darin, dass dieser einfach aufgebaut ist und in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Fahrzuständen
eines Fahrzeugs, wie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs, bei
einem schlechten Straßenzustand
und dergleichen, in seiner Dämpfungskraft
variabel ist, wodurch es bei akzeptablen Kosten möglich ist
die für
die unterschiedlichen Betriebs- oder Fahrzustände des Fahrzeugs notwendigen Änderungen
der Eigenschaften des Fahrzeugaufhängungs-Systems zu realisieren.