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Erfindungsfeld
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Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsventil für einen hydraulischen Stoßdämpfer.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein hydraulischer Stoßdämpfer zum Absorbieren einer auf ein Fahrzeug einwirkenden Straßenoberflächenvibration umfasst ein Dämpfungsventil, das Vibrationen durch das Ausüben eines Widerstands auf den Fluss eines Arbeitsfluids dämpft. Die Veröffentlichung
JP01-111840U des japanischen Patentamts aus dem Jahr 1996 schlägt einen Dämpfungsventilaufbau zum Reduzieren der Auswirkung der Viskosität eines Arbeitsfluids auf eine erzeugte Dämpfungskraft vor.
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Das Dämpfungsventil umfasst ein Hauptklappenventil, das auf einem Ventilsitz sitzt, und ein Nebenklappenventil, das auf einem Lochteil in dem Hauptklappenventil sitzt. Indem der Ventilöffnungsdruck des Nebenklappenventils niedriger gesetzt wird als der Ventilöffnungsdruck des Hauptklappenventils, fließt ein Arbeitsfluid durch das Nebenklappenventil, wenn ein Stoßdämpfer einen Hub mit einer niedrigen Geschwindigkeit vollzieht. Wenn der Stoßdämpfer einen Hub mit einer hohen Geschwindigkeit vollzieht, öffnet sich das Hauptklappenventil.
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Dank eines derartigen Aufbaus des Dämpfungsventils kann die Auswirkung der Viskosität des Arbeitsfluids auf eine Dämpfungskrafteigenschaft des Dämpfungsventils auch dann reduziert werden, wenn die Viskosität des Arbeitsfluids hoch ist, was zum Beispiel bei niedrigen Temperaturen der Fall ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Ventilsitz eines Klappenventils ist gewöhnlich aus einer gesinterten Legierung oder ähnlichem mit einer geringeren Härte als eine Klappe des Klappenventils ausgebildet. Weiterhin ist ein Kronenteil des Ventilsitzes, der die Klappe kontaktiert, gewöhnlich mit einer glatten und flachen Fläche etwa mittels einer Maßprägung ausgebildet.
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In dem Dämpfungsventilaufbau aus dem Stand der Technik ist die Bildung eines Arbeitsfluidfilms zwischen dem Kronenteil des Ventilsitzes und der Ventilklappe zulässig, wobei jedoch kein Fluiddruck zwischen dem Kronenteil des Ventilsitzes und der Ventilklappe eingeführt werden darf.
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Wenn die Glattheit des Ventilsitzes durch Verbesserungen in der Verarbeitungspräzision verbessert wird, haftet die Ventilklappe an dem Kronenteil des Ventilsitzes mit einer großen Flächenadsorptionskraft. Deshalb kann eine größere Druckgröße als ein normaler Öffnungsdruck erforderlich sein, um die an dem Kronenteil des Ventilsitzes haftende Ventilklappe zu heben.
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In diesem Fall kann die Klappe plötzlich gehoben werden, nachdem der Öffnungsdruck weit überschritten wurde. Ein plötzliches Heben der Klappe bringt eine Geräuscherzeugung mit sich. Außerdem führen Variationen des Öffnungsdrucks der Klappe zu Variationen in der Dämpfungskrafteigenschaft.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die Auswirkung einer Differenz in der Viskosität eines Arbeitsfluids auf einen Öffnungsdruck einer Klappe zu reduzieren.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, gibt die Erfindung einen Klappenventilaufbau an, der umfasst: einen ringförmigen Ventilsitz und eine Klappe, die auf dem Ventilsitz unter einer vorbestimmten elastischen Haltekraft gegen einen Druck eines Arbeitsfluids auf einer Innenseite des Ventilsitzes sitzt. Ein Vertiefungsteil mit einem Öffnungsteil an einem Innenumfang des Ventilsitzes und an einer Sitzfläche der Klappe ist in dem Ventilsitz ausgebildet.
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Weitere Details, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Längsschnittansicht eines hydraulischen Stoßdämpfers, der ein Basisventil mit einem Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung umfasst.
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2 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht des Basisventils.
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3 ist eine Draufsicht auf einen Ventilsitz gemäß der Erfindung.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Wie in 1 der Zeichnungen gezeigt, kann ein Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung zum Beispiel auf ein Basisventil 5 eines hydraulischen Stoßdämpfers zum Absorbieren von auf ein Fahrzeug einwirkenden Straßenoberflächenvibrationen angewendet werden.
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Der hydraulische Stoßdämpfer umfasst einen Zylinder 1, eine Kolbenstange 2, die von einer Axialrichtung in den Zylinder 1 eingesteckt ist und frei in demselben gleiten kann, und einen Kolben 3, der an einem vorderen Ende der Kolbenstange 2 fixiert ist, um entlang eines Innenumfangs des Zylinders 1 zu gleiten.
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Eine Ölkammer R1 auf der Seite der Kolbenstange 2 und eine Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite werden durch den Kolben 3 auf einer Innenseite des Zylinders 1 definiert.
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Der Zylinder 1 ist in einem koaxial dazu angeordneten Außenrohr 4 aufgenommen. Ein Ende in der Axialrichtung des Außenrohrs 4 und des Zylindern 1 werden durch eine Stangenführung 11 gedichtet. Das andere Ende des Außenrohrs 4 und des Zylinders 1 werden durch einen Bodenblock 12 gedichtet. Die Kolbenstange 2 erstreckt sich durch die Stangenführung 11, um frei in der Axialrichtung zu gleiten.
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Ein Reservoir R ist zwischen dem Außenrohr 4 und dem Zylinder 1 vorgesehen. Das Reservoir R kompensiert eine Variation in der Ölmenge des Zylinders 1, die auftritt, wenn die Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 eindringt und sich aus dem Zylinder 1 zurückzieht. Ein Gas ist in einem Raum über einer Ölfläche des Reservoirs R gedichtet.
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Der Kolben 3 ist mit einem expansionsseitigen Dämpfungsventil 31 versehen, das einen Fluss eines Arbeitsöls von der Ölkammer R1 auf der Seite der Kolbenstange 2 zu der Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite unter einem vorbestimmten Flusswiderstand gestattet, und weiterhin mit einem kompressionsseitigen Dämpfungsventil 32, das einen Fluss des Arbeitsöls von der Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite zu der Ölkammer R1 auf der Seite der Kolbenstange 2 unter einem vorbestimmten Flusswiderstand gestattet. Das kompressionsseitige Dämpfungsventil 32 kann durch ein Rückschlagventil ersetzt werden, das einen Fluss des Arbeitsöls ohne Widerstand von der Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite zu der Ölkammer R1 auf der Seite der Kolbenstange 2 gestattet.
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Das Basisventil 5 ist an dem Bodenblock 12 vorgesehen. Das Basisventil 5 umfasst ein kompressionsseitiges Dämpfungsventil 51, das einen Fluss des Arbeitsöls von der Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite zu dem Reservoir R unter einem vorbestimmten Flusswiderstand gestattet, und ein Rückschlagventil 52, das einen Fluss des Arbeitsöls in einer umgekehrten Richtung ohne Widerstand gestattet.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau dämpft der hydraulische Stoßdämpfer die von einer Straßenfläche über eine Achse in einen Fahrzeugkörper eingehende Vibration. Der hydraulische Stoßdämpfer kann ein aufrechter Stoßdämpfer sein, in dem die Kolbenstange 2 mit dem Fahrzeugkörper des Fahrzeugs gekoppelt ist und das Außenrohr 4 mit der Achse des Fahrzeugs gekoppelt ist, oder ein invertierter Stoßdämpfer, in dem das Außenrohr 4 mit dem Fahrzeugkörper des Fahrzeugs gekoppelt ist und die Kolbenstange 2 mit der Achse des Fahrzeugs gekoppelt ist.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst der Bodenblock 12 eine Ventilscheibe 50. Das Basisventil 5 umfasst das kompressionsseitige Dämpfungsventil 51 und das Rückschlagventil 52. Das kompressionsseitige Dämpfungsventil 51 ist in einem mit dem Reservoir R verbundenen Auslass eines kompressionsseitigen Durchgangs 50a, der sich durch die Ventilscheibe 50 erstreckt, vorgesehen. Das Rückschlagventil 52 ist in einem der Ölkammer R2 zugewandten Auslass eines expansionsseitigen Durchgangs 50b, der sich durch die Ventilscheibe 50 weiter außen als der kompressionsseitige Durchgang 50a erstreckt, vorgesehen.
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Das kompressionsseitige Dämpfungsventil 51 wird durch einen laminierten Körper mit einer Vielzahl von Klappen gebildet. Der laminierte Körper ist zwischen einem Schraubenkopf 56a einer Schraube 56, die sich durch die Mitte der Ventilscheibe 50 erstreckt, und der Ventilscheibe 50 eingeschlossen. Wenn ein Außenumfangsteil des laminierten Körpers auf einem Ventilsitz 55 an der Ventilscheibe 50 sitzt, wird der kompressionsseitige Durchgang 50a geschlossen.
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Die sich durch die Mitte der Ventilscheibe 50 erstreckende Schraube 56 erstreckt sich auch durch ein rohrförmiges Abstandsglied 56b und einen plattenförmigen Ventilstopper 57. Eine Mutter 59 ist mit einem eindringenden Ende 56c der Schraube 56 verbunden.
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Das Rückschlagventil 52 umfasst eine einzelne kreisrunde Klappe 52a, die auf einen Außenumfang des Abstandsglieds 56b gepasst ist, und Ventilsitze 53 und 54, die an der Ventilscheibe 50 als ringförmige Vorsprünge um die Schraube 56 herum ausgebildet sind. Wenn die Klappe 52a auf den Ventilsitzen 53 und 54 sitzt, schließt das Rückschlagventil 52 den Auslass des expansionsseitigen Durchgangs 50b. Ein Lochteil 52b, der den kompressionsseitigen Durchgang 50a stets mit der Ölkammer R2 verbindet, ist in der Klappe 52a an einer einem Einlass des kompressionsseitigen Durchgangs 50a zugewandten Position ausgebildet.
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Die Klappe 52a wird durch eine Rückstellfeder 58, die zwischen der Klappe 52a und dem Ventilstopper 57 außerhalb des Abstandsglieds 56b angeordnet ist, zu den Ventilsitzen 53 und 54 vorgespannt. Wenn der Druck der Ölkammer R2 auf der zu der Kolbenstange 2 gegenüberliegenden Seite kleiner wird, sodass der Druck des Reservoirs R den Druck der Ölkammer R2 überschreitet, wird die Klappe 52a von den Ventilsitzen 53 und 54 gehoben, sodass das Arbeitsöl in dem Reservoir R ohne Widerstand in die Ölkammer R2 fließt. Indem ein Außenumfang des Ventilstoppers 57 die Klappe 52a kontaktiert, begrenzt der Ventilstopper 57 die Hubposition der Klappe 52a.
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Wie in 3 gezeigt, ist eine ringförmige Rille 50c, die mit dem expansionsseitigen Durchgang 50b verbunden ist, in der Ventilscheibe 50 zwischen dem äußeren Ventilsitz 53 und dem inneren Ventilsitz 54, auf denen die Klappe 52a sitzt, ausgebildet.
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Eine Vielzahl von Vertiefungsteilen 53a, die einen Druck der ringförmigen Rille 50c zu einer Verbindungsfläche zwischen der Klappe 52a und dem Ventilsitz 53 führen, sind in dem äußeren Ventilsitz 53 mit vorbestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Es ist jedoch zu beachten, dass der Ventilsitz 53 eine Verbindungsfläche mit der Klappe 52a an Positionen auf einer in der Radialrichtung äußeren Seite der Vertiefungsteile 53a aufrechterhält. Mit anderen Worten hält der Ventilsitz 53 trotz der Vertiefungsteile 53a eine ununterbrochene Verbindungsfläche mit der Klappe 52a entlang des gesamten Umfangs der Verbindungsfläche aufrecht.
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Die Vertiefungsteile 53a werden durch Ausschnitte gebildet, die sich jeweils zu einer Sitzfläche, auf der die Klappe 52a sitzt, und zu einer der ringförmigen Rille 50c zugewandten Innenumfangsfläche öffnen.
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Die Breite in der Radialrichtung der Verbindungsfläche auf der in der Radialrichtung äußeren Seite der Vertiefungsteile 53a wird durch die Vertiefungsteile 53a verschmälert. Die Breite des Ventilsitzes 53 auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung der Vertiefungsteile 53a ist dagegen breiter. Deshalb ist die durch den Ventilsitz 53 auf die Klappe 52a ausgeübte Flächenadsorptionskraft an der Verbindungsfläche auf der in der Radialrichtung äußeren Seite des Vertiefungsteils 53a kleiner als an anderen Positionen der Verbindungsfläche.
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Der Arbeitsöldruck auf einer Innenseite des Ventilsitzes 54 wird stets zu den Vertiefungsteilen 53a geführt. Wenn also dieser Druck relativ zu dem Druck der Ölkammer R2 ansteigt, wird die Ablösung der Klappe 52a von dem Ventilsitz 53 an einem Umfang der Vertiefungsteile 53 einschließlich der Verbindungsfläche mit einer schmäleren Breite in der Radialrichtung auf der in der Radialrichtung äußeren Seite der Vertiefungsteile 53a gefördert. Indem sichergestellt wird, dass die Klappe 52a an dieser Verbindungsfläche früher von dem Ventilsitz 53 gelöst wird als an den anderen Positionen, wird die Klappe 52a mit einer vorteilhaften Reaktion relativ zu der Variation in dem relativen Druck zwischen der Ölkammer R2 und dem Reservoir R gehoben.
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Indem die Ablösung der Klappe 52a von dem Ventilsitz 53 auf diese Weise gefördert wird, wird das Rückschlagventil 52 mit einer vorteilhaften Reaktion aktiviert, wenn der Druck des expansionsseitigen Durchgangs 50b einen Öffnungsdruck erreicht, auch wenn die Viskosität des Arbeitsöls hoch ist, was etwa bei niedrigen Temperaturen der Fall ist.
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Auch wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau die Glattheit des Ventilsitzes 53 hoch ist, sodass die durch den Ventilsitz 53 auf die Klappe 52a ausgeübte Flächenadsorptionskraft groß ist, kann die Flächenadsorptionskraft aufgehoben oder reduziert werden.
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Wenn die Vertiefungsteile 53 nicht in dem Ventilsitz 53 vorgesehen sind, kann die Flächenadsorptionskraft des Ventilsitzes 53 verhindern, dass die Klappe 52a gehoben wird, bis ein vorgeordneter Druck den Öffnungsdruck weit übersteigt. Wenn die Klappe 52a dann schnell geöffnet wird, können Geräusche erzeugt werden. Und wenn der Öffnungsdruck der Klappe 52a nicht konstant ist, können die Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Stoßdämpfers instabil werden. Durch die Vertiefungsteile 53a in dem Ventilsitz 53 können diese Probleme behoben werden, sodass ein hydraulischer Stoßdämpfer mit leisen und stabilen Dämpfungseigenschaften realisiert werden kann.
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Das Rückschlagventil 52 öffnet sich während einer Expansion des hydraulischen Stoßdämpfers, um einen Einfluss von dem Reservoir R in die Ölkammer R2 zu gestatten. Dabei ist zum Beispiel ein zwischen dem Reservoir R und der Ölkammer R2 erzeugter Differenzdruck kleiner als ein zwischen der Ölkammer R1 und der Ölkammer R2 erzeugter Differenzdruck. Dementsprechend ist auch der an der Innenseite des Ventilsitzes 52 in einer Hubrichtung auf die Klappe 52 wirkende Öldruck klein. Deshalb ist die Auswirkung der Flächenadsorptionskraft des Ventilsitzes 53 auf die Klappe 52a am Beginn des Ventilhubs entsprechend groß. Gemäß der Erfindung wird die Breite in der Radialrichtung des Ventilsitzes 53 alternierend variiert, sodass ein besonders vorteilhafter Effekt hinsichtlich der Beseitigung einer Auswirkung auf die Flächenadsorptionskraft erhalten wird.
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Es ist zu beachten, dass durch das Ausbilden eines spitzen Endes der Vertiefungsteile 53a auf einer zu dem Öffnungsteil der Vertiefungsteile 53a gegenüberliegenden Seite mit einer gekrümmten Flächenform die Ablösung einer Form während des Gießens des Ventilsitzes 53 vereinfacht werden kann.
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Der Inhalt von Tokugan 2010-086051 mit Einreichungsdatum vom 2. April 2010 in Japan ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
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Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Der Fachmann kann verschiedene Modifikationen und Variationen an der hier beschriebenen Ausführungsform vornehmen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Zum Beispiel sind in der oben beschriebenen Ausführungsform die Verbindungsteile 53a um den gesamten Umfang des Ventilsitzes 53 herum ausgebildet, wobei die Vertiefungsteile 53a aber auch nur in einem Segment entlang der Umfangsrichtung des Ventilsitzes 53 ausgebildet sein können. Entsprechend kann in diesem Fall die Klappe 52a in dem mit den Vertiefungsteilen 53a versehenen Bereich einfach von dem Ventilsitz 53 gelöst werden, wodurch das Heben der gesamten Klappe 52a gefördert wird.
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Ähnliche Vertiefungsteile wie die Vertiefungsteile 53a sind vorzugsweise an dem Außenumfang des Ventilsitzes 53 ausgebildet, um die Breite in der Radialrichtung der Verbindungsfläche außerhalb der Vertiefungsteile 53a zu reduzieren.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung auf das Rückschlagventil 52 des Basisventils 5 angewendet. Der Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung kann jedoch auch auf das kompressionsseitige Dämpfungsventil 51 des Basisventils 5 angewendet werden. Weiterhin kann der Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung auch auf das expansionsseitige Dämpfungsventil 31 oder das kompressionsseitige Dämpfungsventil 32 in dem Kolben 3 angewendet werden.
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Ein entsprechender Effekt ist zu erwarten, wenn die Vertiefungsteile 53a an dem inneren Ventilsitz 54 und nicht an dem äußeren Ventilsitz 53 ausgebildet sind.
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Weiterhin ist das in Verbindung mit dem Klappenventilaufbau gemäß der Erfindung verwendete Fluid nicht auf ein Arbeitsöl beschränkt, sondern kann ein beliebiges anderes Fluid wie etwa auch eine wässrige Lösung sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung die Auswirkung einer Differenz in der Viskosität eines Arbeitsfluids auf den Öffnungsdruck eines Klappenventils reduziert werden. Dementsprechend können durch die Anwendung der Erfindung auf einen hydraulischen Stoßdämpfer zum Dämpfen von Vibrationen in einem Fahrzeug vorteilhafte Effekte hinsichtlich einer Stabilisierung der Dämpfungskrafteigenschaften und einer Unterdrückung von Geräuschen erhalten werden.
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Der Erfindungsumfang wird durch die folgenden Ansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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