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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bewegungsdämpfung und insbesondere auf dem Gebiet der Ventileinrichtungen für Bewegungsdämpfungseinrichtungen.
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Hintergrund
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Das Dämpfen der Bewegungen von Fahrzeugkarosserien und von Oszillationen der Räder wird üblicherweise unter Verwendung von fluidgefüllten teleskopischen ”Stoßdämpfern” durchgeführt. In derartigen Anwendungen ist die Ausfahrdämpfungskraft (üblicherweise als Ausfedern bezeichnet) typischerweise dreimal so hoch wie die Dämpfungskraft bei Bewegungen in Kompressionsrichtung. Generell werden zwei unterschiedliche Konstruktionen von Stoßdämpfern verwendet, und zwar das sogenannte Monorohr, bei dem ein Gasreservoir über einen Kolben von dem Fluid in der Kompressionskammer des Stoßdämpfers getrennt ist, oder das sogenannte Doppelrohr, bei dem das Gasreservoir in einer Hülse um den Kolbenzylinder herum angeordnet ist und mit der Kompressionskammer über ein Dämpferventil in Verbindung steht. In beiden Fällen liefert der Kolben des Stoßdämpfers gewöhnlich die Beschränkung eines Fluidüberganges bzw. eine Fluidbegrenzung bzw. Fluidverengung und folglich eine Dämpfungskraft sowohl in Kompressions- als auch in Ausfederrichtung. Herkömmlicherweise wird diese Fluidbegrenzung durch Ventileinrichtungen bereitgestellt, die Löcher mit einem ähnlichen Strömungspfad bei Kompression und bei Ausfederung und flexible Ausgleichsscheiben verwenden, die allenfalls von ähnlicher Größe und Betriebsweise bei sowohl Kompression (”Einfederung”) als auch Ausfederung sind. Ferner ist die Kolbenfläche, über die die Ausfederkammer wirkt, lediglich eine ringförmige Fläche um den Kolben herum, wohingegen die Kompressionskammer über den vollen Durchmesser des Kolbens wirkt, was naturgemäß eine höhere Kraft bei der Kompression erzeugt. Um das gewünschte Verhältnis zwischen Dämpfungskraft in Kompressionsrichtung und in Ausfederrichtung zu erzielen, ohne exzessive Ausgleichsscheibenbelastungen zu erzeugen und ohne die Verlässlichkeit des Stoßdämpfers zu reduzieren, wird der Bereich der verfügbaren Dämpfungskraft begrenzt. Obgleich viele unterschiedliche Konstruktionen darauf abzielen, dies zu überwinden, erfordern die meisten von ihnen eine sehr viel größere axiale Zylinderlänge als jene eines einfachen Kolbens, was den verfügbaren Hub aus einer gegebenen Länge des Stoßdämpfers reduziert oder die Länge vergrößert.
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Das
US-Patent mit der Nr. 7,513,490 (dessen Details vorliegend durch Bezugnahme enthalten sein sollen) des Anmelders stellt eine Kolbenstangenanordnung bereit, bei der die Kompressionsströmung durch Ports in Richtung hin zu der äußeren Kolbenstirnfläche erfolgt. Die Ausfederströmung bzw. der Ausfederfluss ist hiervon getrennt, wobei der ringförmige Bereich des Kolbens um die Stange herum (der für die Kompressionsströmungsports verwendet wird) nicht verwendet wird, sondern stattdessen eine Strömung durch Ports in die Stange bzw. Kolbenstange hinein und durch den zentralen Bereich der Kolbenstirnseite, was einen kleineren und restriktiveren Strömungspfad bereitstellt, der inhärent eine höhere Ausfederdämpfungskraft bereitstellt.
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Es ist bekannt, an der Kolbenstirnseite einen schmalen erhobenen Streifen vorzusehen, um einen Sitz für die Ausgleichsscheiben bereitzustellen, gegen den diese anliegen können. Bei manchen Konstruktionen ist der Sitz über die Höhe hinaus angehoben, auf der die Ausgleichsscheiben gehalten werden, was die Ausgleichsscheiben auslenkt und eine Vorbelastungs- bzw. Vorspannkraft bereitstellt, die überwunden werden muss, bevor sich die Ausgleichsscheiben von dem Sitz abheben und eine Strömung durch den Spalt hindurch zulassen, der durch jenes Abheben des Sitzes erzeugt wird. Die Breite des Sitzes ist sehr gering, da beabsichtigt ist, dass die Ausgleichsscheiben (”shims”) an einer Kante sitzen, die eine Dichtung zwischen Ausgleichsscheibe und Kolben ergibt, und zwar für alle Vorspannungs-Auslenkungen der Ausgleichsscheiben. Der schmale Sitz kann jedoch leicht beschädigt werden, wobei ein kleiner Span oder eine kleine Delle eine unbeabsichtigte Strömung zulässt, wenn die Ausgleichsscheibe an dem schmalen Sitz sitzt, was die Dämpfungskraft verändert, was wiederum zu eine Variation gegenüber der ursprünglich beabsichtigten Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers führt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil mit einer verbesserten Sitzeinrichtung zum Zwecke einer erhöhten Wiederholbarkeit und Verlässlichkeit innerhalb einer Bewegungsdämpfungseinrichtung wie einem Stoßdämpfer bereitzustellen
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird bereitgestellt eine Bewegungsdämpfungsvorrichtung mit einem Dämpferventil, das ein Ventilgehäuse aufweist, mit einer ersten Stirnseite an einer ersten Seite des Ventilgehäuses und einer zweiten Stirnseite an der gegenüberliegenden zweiten Seite des Ventilgehäuses, wobei das Dämpferventil ferner wenigstens eine erste Ventileinrichtung aufweist, um eine Begrenzung einer Fluidströmung über das Dämpferventil hinweg in einer ersten Richtung von der zweiten Seite des Dämpferventils hin zu der ersten Seite bereitzustellen, wobei die erste Ventileinrichtung aufweist:
einen ersten Ventileinrichtungsscheibensitz an der zweiten Stirnseite des Ventilgehäuses, wobei der erste Ventileinrichtungsscheibensitz eine äußere Kante besitzt,
wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsport, der sich durch das Ventilgehäuse hindurch erstreckt, und zwar von der ersten Seite zu der zweiten Seite, wobei der wenigstens eine erste Ventileinrichtungsport aus dem Ventilgehäuse innerhalb der äußeren Kante des ersten Ventileinrichtungssitzes austritt,
wenigstens eine erste Ventileinrichtungsscheibe, die an dem ersten Ventileinrichtungsscheibensitz sitzt,
eine erste Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite bzw. -fläche, die im Wesentlichen innerhalb des wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsports angeordnet ist, wobei die Höhe der ersten Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite gegenüber der maximalen Höhe des ersten Ventileinrichtungsscheibensitzes versetzt ist, und zwar in einer Richtung hin zu dem Ventilgehäuse, derart, dass ein Festlegen (”clamp”) der wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsscheibe an der ersten Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite die wenigstens eine erste Ventileinrichtungsscheibe in eine statische vorgespannte Position auslenkt; wobei
der erste Ventileinrichtungsscheibensitz derart konkav ausgebildet ist, dass, im Querschnitt, der Winkel des ersten Ventileinrichtungssitzes größer oder gleich dem Winkel der wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsscheibe in der statischen vorgespannten Position ist. Wenn der Winkel der Sitzfläche des konkaven ersten Ventileinrichtungsscheibensitzes gleich dem Winkel der wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsscheibe ist, und zwar in der statischen vorgespannten Position, wird die Vorspannkraft über die größtmögliche Fläche wirken und irgendwelche Fremdgegenstände, die eine Beschädigung der Sitzfläche hervorrufen könnten, würden mit geringer oder keiner Wahrscheinlichkeit zusätzliche Pfade für Fluid bereitstellen, so dass dieses zwischen der Ventilscheibe und der Sitzfläche leckartig übertritt. Dies minimiert Variationen in der Dämpfungscharakteristik des Ventils aufgrund derartiger Schäden, was das Ventil verlässlicher und wiederholbarer bzw. reproduzierbarer über seine Lebensdauer macht als herkömmliche Konstruktionen mit schmalem Sitz. Aufgrund von Toleranzvariationen und der Tendenz der Ventilscheibe, an der Sitzfläche anzuhaften, ergibt sich für den idealen Winkel des Ventilsitzes jedoch ein Wert etwas größer als der Winkel der Ventilscheibe in der statisch vorgespannten Position, so dass die Ventilscheibe den größten Druck an ihrer äußeren Randzone erfährt anstelle weiter einwärts, was andererseits eine Leckage von dem Ventilport bzw. den Ventilports über die äußere Randzone der Ventilscheibe hinaus gestatten könnte. Diese Erfordernisse können in Abhängigkeit von der Konstruktion der Ventileinrichtung variieren (z. B. ob eine geschlitzte Scheibe zwischen dem Rest der Ventilscheiben und dem Sitz verwendet wird, um einen Fluidströmungspfad mit bzw. bei niedriger Geschwindigkeit bereitzustellen).
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Das Dämpferventil kann ferner eine zweite Ventileinrichtung beinhalten, um eine Begrenzung für eine Fluidströmung über das Dämpferventil in einer zweiten Richtung von der ersten Seite des Dämpferventils hin zu der zweiten Seite bereitzustellen, wobei die zweite Ventileinrichtung aufweist:
einen zweiten Ventileinrichtungsscheibensitz an der ersten Stirnseite des Ventilgehäuses, wobei der zweite Ventileinrichtungsscheibensitz eine äußere Kante aufweist,
wenigstens einen zweiten Ventileinrichtungsport, der sich von außerhalb der äußeren Kante des ersten Ventileinrichtungssitzes an der zweiten Seite des Ventilgehäuses durch die erste Seite erstreckt, wobei der wenigstens eine zweite Ventileinrichtungsport aus dem Ventilgehäuse an einem Ort radial nach außen beabstandet bzw. radial getrennt außerhalb von jenem Ort des wenigstens einen ersten Ventileinrichtungsports an der ersten Stirnseite und innerhalb der äußeren Kante des zweiten Ventileinrichtungsscheibensitzes austritt,
wenigstens eine zweite Ventileinrichtungsscheibe, die an dem zweiten Ventileinrichtungsscheibensitz sitzt,
eine zweite Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite, die im Wesentlichen innerhalb des wenigstens einen zweiten Ventileinrichtungsports angeordnet ist, wobei die Höhe der zweiten Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite gegenüber der maximalen Höhe des zweiten Ventileinrichtungsscheibensitzes in einer Richtung hin zu dem Ventilgehäuse versetzt ist, derart, dass das Festlegen der wenigstens einen zweiten Ventileinrichtungsscheibe an der zweiten Ventileinrichtungsscheibenhaltestirnseite die wenigstens eine zweite Ventileinrichtungsscheibe in eine statische vorgespannte Position auslenkt, wobei
der zweite Ventileinrichtungsscheibensitz derart konkav ist, dass, im Querschnitt, der Winkel des zweiten Ventileinrichtungssitzes größer oder gleich dem Winkel der wenigstens einen zweiten Ventileinrichtungsscheibe in der statisch vorgespannten Position ist.
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Dies liefert die gleichen Vorteile hinsichtlich einer verbesserten Verlässlichkeit und Wiederholbarkeit über der Zeit zum Dämpfen in der zweiten Richtung.
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Die Bewegungsdämpfungseinrichtung kann einen Zylinder aufweisen, wobei ein Kolben den Zylinder in eine Kompressionskammer und in eine Ausfederkammer unterteilt, und wobei sich eine Stange bzw. Kolbenstange von dem Kolben durch zumindest die Ausfederkammer erstreckt. In diesem Fall kann der Kolben das Dämpferventil aufweisen, wobei die erste Stirnseite des Dämpferventils eine Kompressionsstirnseite sein kann, wobei die erste Ventileinrichtung eine Kompressionsventileinrichtung sein kann, wobei die zweite Stirnseite eine Ausfederstirnseite sein kann und wobei die zweite Ventileinrichtung eine Ausfederventileinrichtung sein kann.
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Wenigstens ein Ausfederport kann sich in Fluidverbindung mit einer Passage in der Stange befinden, wobei sich die Passage in der Stange in Fluidkommunikation bzw. Fluidverbindung mit der Ausfederkammer befindet, und zwar über wenigstens einen periphären Stangenport, derart, dass eine Ausfederströmung aus der Ausfederkammer heraus durch den wenigstens einen periphären Stangenport, durch die Passage in der Stange und durch den wenigstens einen Ausfederport strömt.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Stoßdämpferanordnung bereitgestellt, mit einem Zylinder, einem Kolben, der den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Ausfederkammer unterteilt, und einer Stange, die sich von dem Kolben durch zumindest die Ausfederkammer hindurch erstreckt, wobei der Kolben eine kompressionskammerseitige Kolbenstirnseite und eine ringförmige ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite aufweist, wobei ein Ausfederscheibensitz an der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite vorgesehen ist und wobei ein Kompressionsscheibensitz an der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite vorgesehen ist,
wobei Kompressionsports, die außerhalb des Ausfederscheibensitzes der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite angeordnet sind, durch den Kolben hindurch zum Inneren einer äußeren Kante des Kompressionsscheibensitzes an der ringförmigen ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite verlaufen,
wobei wenigstens ein Ausfederport sich innerhalb der äußeren Kante des Ausfederscheibensitzes der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite befindet, wobei der wenigstens eine Ausfederport in Fluidverbindung mit einer Passage in der Stange steht, wobei die Passage in der Stange in Fluidverbindung ist mit der Ausfederkammer, und zwar über wenigstens einen peripheren Stangenport, derart, dass eine Ausfederströmung aus der Ausfederkammer heraus durch den wenigstens einen peripheren Stangenport, durch die Passage in der Stange und durch den wenigstens einen Ausfederport strömt,
wobei der Stoßdämpfer ferner wenigstens eine Kompressionsscheibe aufweist, die an dem Kompressionsscheibensitz der ringförmigen ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite fest- bzw. eingeklemmt ist, sowie wenigstens eine Ausfederscheibe aufweist, die an dem Ausfederscheibensitz der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite geklemmt bzw. festgelegt ist, derart, dass eine Kompressionsströmung zwischen der Kompressions- und der Ausfederkammer zumindest im Wesentlichen durch die Kompressionsports strömt und wobei eine Ausfederströmung zwischen der Kompressions- und der Ausfederkammer wenigstens im Wesentlichen durch den wenigstens einen Ausfederport strömt;
wobei der Kompressionsscheibansitz auf eine Höhe oberhalb der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite erhöht ist, wobei die wenigstens eine Kompressionsscheibe gegen eine Kompressionsscheibenhaltestirnseite nach unten geklemmt bzw. festgelegt ist, die niedriger ist als die Höhe des Kompressionsscheibensitzes, was eine Ablenkung der wenigstens einen Kompressionsscheibe ergibt, wobei der Kompressionsscheibensitz winklig ausgerichtet ist, um eine Dichtfläche bereitzustellen, die im Wesentlichen mit der wenigstens einen Kompressionsscheibe ausgerichtet ist, und
wobei der Ausfederscheibensitz auf eine Höhe oberhalb der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite erhöht ist, wobei die wenigstens eine Ausfederscheibe gegen eine Ausfederscheibenhaltestirnseite nach unten geklemmt bzw. festgelegt ist, die niedriger ist als die Höhe des Ausfederscheibensitzes, was eine Auslenkung der wenigstens einen Ausfederscheibe ergibt, wobei der Ausfederscheibensitz winklig ausgebildet ist, um eine Dichtfläche bereitzustellen, die im wesentlichen mit der wenigstens einen Ausfederscheibe ausgerichtet ist.
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Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Stoßdämpferanordnung bereit, mit einem Zylinder, einem Kolben, der den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Ausfederkammer unterteilt, und einer Stange, die sich von dem Kolben zumindest durch die Ausfederkammer hindurch erstreckt, wobei der Kolben eine kompressionskammerseitige Kolbenstirnseite und eine ringförmige ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite aufweist, wobei an der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite ein Ausfederscheibensitz bereitgestellt ist und wobei an der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite ein Kompressionsscheibensitz bereitgestellt ist,
wobei Kompressionsports, die außerhalb des Ausfederscheibensitzes der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite angeordnet sind, durch den Kolben hindurch zum Inneren einer äußeren Kante des Kompressionsscheibensitzes an der ringförmigen ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite verlaufen,
wobei wenigstens ein Ausfederport innerhalb der äußeren Kante des Ausfederscheibensitzes der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Ausfederport in Fluidverbindung steht mit einer Passage in der Stange, wobei die Passage in der Stange in Fluidverbindung steht mit der Ausfederkammer, und zwar durch wenigstens einen peripheren Stangenport hindurch, derart, dass eine Ausfederströmung aus der Ausfederkammer heraus durch den wenigstens einen peripheren Stangenport, durch die Passage in der Stange und durch den wenigstens einen Ausfederport strömt,
wobei der Stoßdämpfer ferner wenigstens eine Kompressionsscheibe aufweist, die mit dem Kompressionsscheibensitz an der ringförmigen ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite verbunden ist, und wenigstens eine Ausfederscheibe aufweist, die mit dem Ausfederscheibensitz der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite verbunden ist, derart, dass eine Kompressionsströmung zwischen der Kompressions- und der Ausfederkammer zumindest im Wesentlichen durch die Kompressionsports strömt, und dass eine Ausfederströmung zwischen der Kompressions- und der Ausfederkammer zumindest im Wesentlichen durch den wenigstens einen Ausfederport strömt;
wobei der Kompressionsscheibensitz gegenüber der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite vorsteht, wobei die wenigstens eine Kompressionsscheibe verbunden ist mit bzw. gegen eine Kompressionsscheibenstirnseite, über die hinaus der Kompressionsscheibensitz vorsteht, was eine Auslenkung der wenigstens einen Kompressionsscheibe ergibt, wobei der Kompressionsscheibensitz winklig ausgebildet ist, um eine Dichtfläche bereitzustellen, die im Wesentlichen mit der wenigstens einen Kompressionsscheibe ausgerichtet ist, und
wobei ein Ausfederscheibensitz gegenüber der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite vorsteht, wobei die wenigstens eine Ausfederscheibe mit bzw. gegen eine Ausfederscheibenstirnseite verbunden ist, gegenüber der der Ausfederscheibensitz vorsteht, was eine Auslenkung der wenigstens einen Ausfederscheibe ergibt, wobei der Ausfederscheibensitz winklig ausgebildet ist, um eine Dichtfläche bereitzustellen, die im Wesentlichen mit der wenigstens einen Ausfederscheibe ausgerichtet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere wirksam bei Anwendungen in einem Stoßdämpfer, wobei nur ein geringer axialer Bauraum zur Verfügung steht.
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Die Kompressionsscheibenhaltestirnseite kann im Wesentlichen unter dem gleichen Winkel geneigt sein wie der Kompressionsscheibensitz. Die Kompressionsscheibenhaltestirnseite kann eine Fortsetzung einer Fläche sein, die durch den Kompressionsscheibensitz definiert ist, und zwar getrennt von dem Kompressionsscheibensitz durch einen Kanal, der die ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite darstellt.
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Die Ausfederscheibenhaltestirnseite kann im Wesentlichen unter dem gleichen Winkel geneigt sein wie der Ausfederscheibensitz. Die Ausfederscheibenhaltestirnseite kann eine Fortsetzung einer Fläche sein, die durch den Ausfederscheibensitz definiert ist, und zwar getrennt von dem Ausfederscheibensitz durch einen Kanal, der die kompressionskammerseitige Kolbenstirnseite darstellt.
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Die Kompressions- und die Ausfederkammer können mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt sein. Die Kompressionskammer kann in Verbindung stehen mit einem gasgefüllten Reservoir. Der Vorbelastungs- bzw. Vorspannungsdruck des Gasreservoirs kann variiert werden, um die Dämpfungseigenschaften der Stoßdämpferanordnung einzustellen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist ein Schnitt durch einen Teil eines Stoßdämpfers gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine ähnliche Schnittansicht durch einen Teil eines Stoßdämpfers, der wenigstens eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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3 ist eine Schnittansicht durch ein Dämpfungsventil gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist ein Abschnitt eines Stoßdämpferzylinders 10 gezeigt. Ein Kolben 11 unterteilt den Zylinder in eine Kompressions- bzw. Einfederkammer 12 und eine Ausfederkammer 13, wobei eine Kolbendichtung 14 vorgesehen ist, um eine signifikante Fluidströmung um die Außenseite des Kolbens herum zu verhindern. Der Kolben 11 kann axial innerhalb des Zylinders 10 gleitend bewegt werden, wobei ein Kolbenlager 15 eine niedrige Reibung für derartige axiale Bewegungen (insbesondere, wenn eine seitliche Last vorliegt oder ein Wiegemoment, das an den Stoßdämpfer angelegt wird) bereitstellt und das radiale Spiel zwischen Kolben und Zylinder steuert.
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Eine Stange 16 verläuft durch die Ausfederkammer und beinhaltet einen Führungszapfen 17, der innerhalb des Kolbens 11 eingepasst ist bzw. daran festgelegt ist. Eine Schraube 8 klemmt bzw. haltert den Kolben an dem Ende der Stange.
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An einer oberen Stirnseite des Kolbens, die hin zu der Kompressionskammer weist (d. h. die Kolbenstirnseite 20, die zu der Kompressionskammer hin weist bzw. kompressionskammerseitige Kolbenstirnseite 20), verlauft ein Ring von Kompressionsports 21 durch den Kolben hindurch. Die Kompressionsports sind außerhalb einer Ausfederventileinrichtung 22 angeordnet. Die Kompressionsports 21 treten aus der unteren Stirnseite des Kolbens, die hin zu der Ausfederkammer weist (d. h. die ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite 23), aus, und zwar innerhalb des Kompressionsscheibensitzes 24. Die Kompressionsscheibe 25 ist zwischen einem Kompressionsteller 26 und der Kompressionsscheibenhaltefläche 27 an dem Kolben festgelegt bzw. eingeklemmt bzw. gehalten. Die Kompressionsscheibe sitzt an dem Kompressionsscheibensitz 24 (der gegenüber der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite 23 erhaben ist bzw. vorsteht) und ist in eine leicht konkave, konische oder gewölbte Form (in der Figur aus Gründen der Klarheit übertrieben dargestellt) ausgelenkt, und zwar dadurch, dass sie in Richtung zu ihrer Mitte an der Kompressionsscheibenhaltesstirnseite 27 festgelegt bzw. festgeklemmt ist, die sich auf der gleichen Höhe (oder sogar in die ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite ausgenommen) erstrecken kann, jedoch in diesem Fall prominent gegenüber der ausfederkammerseitigen Kolbenstirnseite vorsteht, jedoch um einen Wert weniger als der Kompressionsscheibensitz 24. Die Breite der Kompressionsscheibensitz-Dichtungsfläche beträgt typischerweise wenigstens 1,5 mm.
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Der Kompressionsteller 26 ist so geformt, dass er eine wiederholbare Auslenkung der Kompressionsscheibe 25 gestattet, jedoch eine übermäßige Auslenkung verhindert, was zu einer permanenten Auslenkung der Kompressionsscheibe und zu einem Verlust der Dämpfungskraftcharakteristik führen könnte. Dies verbessert die Wiederholbarkeit bzw. Reproduzierbarkeit und Verlässlichkeit der Kompressionsventileinrichtung 28.
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Die Stange weist ein radiales Loch auf, das einen peripheren Stangenport 29 bildet, der eine Passage 30 in der Stange mit der Ausfederkammer 13 verbindet. Die Passage 30 tritt aus dem Ende der Stange innerhalb des Kolbens 11 aus, wo sie in Verbindung steht mit dem Ausfederport bzw. den Ausfederports 31, bei denen es sich um eines oder mehrere Löcher in der kompressionskammerseitigen Kolbenstirnseite des Kolbens handeln kann. Die Ausfederports 31 sind zwischen dem Ausfederscheibensitz 32 und der Ausfederscheibenhaltestirnseite 33 angeordnet.
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Wenn der Stoßdämpfer komprimiert wird, gleitet der Kolben 11 in dem Zylinder 10 nach oben, was das Volumen der Kompressionskammer reduziert, so dass der Fluiddruck in der Kompressionskammer ansteigt. Die Ausfederscheibe sitzt an dem Ausfederscheibensitz und führt eine Funktion nach der Art eines Rückschlagventils aus, was eine signifikante Fluidströmung durch die Ausfederports verhindert. Die Kompressionsströmung verläuft durch die Kompressionsports und wirkt über die ringförmige Fläche der Kompressionsscheibe, so dass diese von dem Kompressionsscheibensitz abgehoben wird, was einen Spalt zwischen der Scheibe und dem Sitz erzeugt, der proportional ist zu einer Funktion des Druckes auf jeder Seite der Kompressionsscheibe bzw. einer Druckdifferenz. Die Kompressionsscheibe kann ein Stapel von Scheiben von ähnlichen oder unterschiedlichen Durchmessern und Dicken sein, um eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik bereitzustellen, wobei aus Gründen der Einfachheit die Kompressionsscheibe als eine einzelne Scheibe gezeigt ist.
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Wenn der Stoßdämpfer im Gegensatz hierzu ausfährt (eine Bewegung, die bei Kraftfahrzeugen gewöhnlich als ein Ausfedern bezeichnet wird), gleitet der Kolben 11 in dem Zylinder nach unten, was das Volumen der Ausfederkammer reduziert, so dass der Fluiddruck in der Ausfederkammer ansteigt. Die Kompressionsscheibe sitzt an dem Kompressionsscheibensitz und führt eine Funktion nach der Art eines Rückschlagventils durch, was eine signifikante Fluidströmung durch die Kompressionsports hindurch verhindert. Die Ausfederströmung verlauft durch den peripheren Stangenport 29 und die Passage in der Stange 30 hin zu dem Ausfederport oder den Ausfederports 31 und wirkt über die ringförmige Fläche der Ausfederscheibe, so dass diese von dem Ausfederscheibensitz abgehoben wird, was einen Spalt zwischen der Scheibe und dem Sitz erzeugt, der proportional ist zu einer Funktion des Druckes auf jeder Seite der Ausfederscheibe. Die Ausfederscheibe kann ein Stapel von Scheiben von ähnlichen oder variierenden Durchmessern und Dicken sein, um eine Steuerung der Dämpfungscharakteristik bereitzustellen, wobei die Ausfederscheibe vorliegend aus Gründen der Einfachheit als eine einzelne Scheibe gezeigt ist.
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Die durch das Festlegen bzw. Einklemmen der Scheibe hervorgerufene Auslenkung erzeugt eine anfängliche Vorspannungskraft auf die Scheibe, die als ein Einstellparameter für den Stoßdämpfer verwendet werden kann. Es können unterschiedliche Beträge bzw. Maße der Auslenkung erreicht werden, beispielsweise in der Kompressionsventileinrichtung 28 durch Verwendung von Ausgleichsscheiben kleineren Durchmessers zwischen der Haltestirnseite 27 und der Scheibe 25. Wenn das Malt der Auslenkung jedoch zu stark verändert wird, kann der Winkel des Sitzes zu unterschiedlich gegenüber dem durch die Scheibe 25 gebildeten Winkel werden. Zu diesem Zweck können unterschiedliche Kolben hergestellt werden, bei denen der Winkel von jedem Sitz (Kompressions- und Ausfedersitz) an die jeweilige Scheibenauslenkung angepasst ist, die durch die Höhendifferenz zwischen der jeweiligen Haltestirnseite und dem Sitz hervorgerufen wird.
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Die in 2 gezeigte Kolbenventilanordnung ist ähnlich zu jener der 1, wobei gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen tragen. Das Kolbenlager und die Dichtung sind ersetzt worden durch ein Band 41 aus einem Material (wie ein Lagermaterial wie zum Beispiel PTFE), das dazu verwendet werden kann, um sowohl die Lager- als auch die Dichtungsfunktion von sowohl dem Kolbenlager als auch der Kolbendichtung der 1 bereitzustellen.
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In 2 befinden sich der Kompressionsscheibensitz 24 und die Kompressionsscheibenhaltestirnseite 27 in einer gemeinsamen konkaven, konischen oder gewölbten Ebene, sind jedoch nach wie vor getrennt durch die ausfederkammerseitige Kolbenstirnseite, durch die hindurch die Kompressionsports 21 aus dem Kolben austreten. Der Kolben 11 ist auf die Stange 16 geschraubt, wobei sowohl der Kolben als auch die Stange Gewindeabschnitte bei 42 aufweisen, wobei dieses Gewinde festgezogen ist, um die Kompressionsscheiben 25 vorzuspannen.
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Die Schraube 43 hält bzw. klemmt die Ausfederventileinrichtung 22 auf den bzw. an dem Kolben, bei dem sich der Ausfederscheibensitz 32 und die Ausfederscheibenhaltestirnseite 33 in derselben konkaven, konischen oder gewölbten Ebene befinden, wobei eine einzelne konkave Oberfläche gebildet ist, durch die hindurch die Ausfederports 31 aus dem Kolben austreten.
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Sowohl die Kompressions- als auch die Ausfederscheibe sind gezeigt als mehrfache Ausgleichsscheiben oder andere elastisch flexible Platten von unterschiedlichem Durchmesser (und sie können unterschiedliche Dicken haben, sind jedoch aus Gründen der Klarheit einheitlich dick gezeigt). Bei dieser Konstruktion eines Ausgleichsscheibenstapels sind die Teller 26 und 35 nicht immer erforderlich, um die Auslenkung zu begrenzen, und sind folglich mit einem kleineren Durchmesser gezeigt.
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Zwischen der Ausfederkammer 13 und der Passage 30 in der Stange sind mehrfache periphere Stangenports 29 gezeigt.
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Die Verwendung eines konkaven oder abgewinkelten Ventilscheibensitzes kann auf andere Dämpferventile angewendet werden. Beispielsweise wird in Stoßdämpfern vom Doppelrohrtyp ein zusätzliches Dämpfungsventil gewöhnlich zwischen der Kompressionskammer und dem Reservoir verwendet und in einigen Dämpfungsanordnungen wird das Fluid durch ein separates Ventil geführt. Bei einem gesteuerten Stoßdämpfer kann beispielsweise ein doppelt wirkender Stempel (”ram”) mit einem festen Kolben verwendet werden, d. h. einer ohne Ventillöcher, so dass über den Kolben keine Strömung gemessen wird. Stattdessen verläuft bzw. strömt sämtliches Fluid zwischen der Kompressions- und der Ausfederkammer über externe Passagen und/oder Kanäle. Die gesteuerte Dämpfung kann ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Dämpferventilen beinhalten, oder ein Steuern eines Ventils parallel oder in Reihe mit einem passiven Dämpferventil einer voreingestellten Charakteristik. Dämpferventile außerhalb des Stempels können auch verwendet werden, wenn Verbindungen zwischen den Stempeln vorhanden sind.
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3 zeigt die passiven Dämpfungselemente eines Ventils, die an vielen Orten verwendet werden können. Das Ausfederdämpfungselement der 1 ist zur Verwendung als ein Teil eines Dämpferventils zur Verwendung an anderen Orten als dem Kolben eines Stoßdämpfers ausgelegt. Die Schraube 18 ist in das Gehäuse 11 des Ventils geschraubt, um die Ventilscheiben 34 gegen den Ventilscheibensitz 32 und die Scheibenhaltestirnseite 33 vorzuspannen. Der Ventilscheibensitz ist winklig ausgebildet, und zwar mit einem ähnlichen Winkel wie jener der Scheiben, wenn eine statische Last vorliegt. Der Ventilteller 35 schützt die Ventilscheiben gegenüber einer Auslenkung über ihren Dehngrenzenpunkt hinaus, oder gegenüber einem beliebigen solchen Betrag der Auslenkung, der dazu bestimmt sein kann, die Ventilscheiben permanent zu deformieren, was anderenfalls die Charakteristik des Ventils verändern würde. Das Ventilgehäuse 11 ist geklemmt oder auf anderen Weise gehalten an einem Ort, und zwar derart, dass ein Fluid, das von der einfachen Stirnseite des Ventilgehäuses zu der Ventilscheibenstirnseite 20 des Ventilgehäuses verläuft, durch den wenigstens einen Ventilport 31 strömt, die Scheiben 34 auslenkt und durch den Spalt verläuft, der durch die Auslenkung der Scheiben gegenüber dem Ventilsitz gebildet wird.
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Eine zusätzliche Feder kann dazu verwendet werden, um eine Vorbelastung bzw. Vorspannung in der Ventileinrichtung anzuwenden, um ein Abblasen bzw. Entleeren (”blow-off”) bereitzustellen, um die Begrenzung für geringere Strömungen hochzuhalten und die Begrenzung für höhere bzw. stärkere Strömungen zu reduzieren. Dies ist allgemein bekannt und wird gewöhnlich in Stoßdämpferventilen verwendet und kann insbesondere unterstützend brauchbar sein, um die exponentielle Erhöhung von Begrenzung gegenüber Strömung durch die Hochgeschwindigkeitsöffnungselemente eines Dämpferventils hindurch zu kompensieren.
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Sowohl bei einer Anwendung von Stoßdämpfern mit Monorohr als auch bei einer Anwendung von Stoßdämpfern mit Doppelrohr sind die Kompressions- und die Ausfederkammer mit großer Wahrscheinlichkeit mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. Die Kompressionskammer steht dann gewöhnlich in Verbindung mit einem Reservoir eines unter Druck stehenden Gases. Die Dämpfungseigenschaften können eingestellt werden, indem der Vorbefüllungsdruck des Gasvolumens in dem Reservoir variiert wird. Dies stellt sowohl die statische Auszugs(oder Ausdrück)kraft (”push-out-force”) der Stoßdämpferanordnung als auch die Dämpfungskraft ein, bei der eine Kavitation des hydraulischen Fluides auftreten wird.
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Der Druck in dem Gasvolumen des Reservoirs (und folglich der Betriebsdruck der Stoßdämpferanordnung) kann optional entweder manuell oder automatisch eingestellt werden. Beispielsweise im Falle eines Stoßdämpfers eines luftgefederten Nutzfahrzeuges kann der Vorbefüllungsdruck durch eine Verbindung von der Luftfederung (um ein eine Last anzeigendes Signal zu geben) zu dem Stoßdämpfer eingestellt werden, wodurch eine lastabhängige Dämpfung bereitgestellt wird. Die Verbindung kann entweder direkt oder über eine Vorrichtung erfolgen, um die Luftfederungs- und die Stoßdämpfergase voneinander zu trennen und/oder um den Luftfederungsdruck zu verstärken, um einen unterschiedlichen Stoßdämpfer-Betriebsdruck zu erzeugen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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