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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Bewegungsdämpfung gerichtet, und insbesondere auf den Flusspfad von Fluid durch Kolbenventile von Bewegungsdämpfungseinheiten, wie Stoßdämpfern.
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Hintergrund der Erfindung
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Dämpfen zwischen zwei Bauteilen oder Körpern wird oft mittels eines fluidgefüllten Druckkolbens oder einer Dämpfereinheit, welche einen mit einem der relativ zueinander bewegten Bauteile verbundenen zylindrischen Hohl- oder Hauptkörper sowie eine mit dem anderen relativ bewegten Bauteil verbundene Stange aufweisen. Die Stange ist mit einem Kolben verbunden, welcher im Inneren des Hohlkörpers läuft, und auf einer Seite eine Kompressionskammer, welche ihr Volumen reduziert, wenn die Stange sich zurückzieht und die Dämpfereinheit komprimiert, und auf der anderen Seite eine Rückfederkammer, welche ihr Volumen reduziert, wenn die Dämpfereinheit sich ausdehnt, bildet. Der Kolben enthält typischerweise Ventile, um den Fluss von Fluid zwischen der Kompressionskammer und der Rückfederkammer zu steuern. Ein bekanntes Beispiel ist der Teleskopstoßdämpfer, welcher zwischen jedem Rad eines Fahrzeuges und dessen Karosserie verwendet wird, um Bewegungen der Karosserie und Schwingungen der Räder zu dämpfen. Das als Dämpfermedium verwendete Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit wie Hydrauliköl sein. Es gibt zwei übliche Ausführungen von hydraulischen Stoßdämpfern, den Einrohrstoßdämpfer, welcher ein Gasreservoir aufweist, das von einem Kolben von dem Fluid in der Kompressionskammer getrennt ist, oder den Zweirohrstoßdämpfer, in welchem das Gasreservoir in einer Hülse um den Hohlkörper oder den Kolbenzylinder angeordnet ist und mit der Kompressionskammer über ein Reservoirdämpfungsventil in Verbindung gebracht ist.
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Wenn die Dämpfereinheit komprimiert, fließt Fluid von der Kompressionskammer in die Rückfederkammer durch das Kolbenkompressionsventil, welches Löcher und flexible Abstandsbleche verwendet, um eine Fluidbegrenzung sicherzustellen, die eine Erhöhung des Fluiddrucks in der Kompressionskammer – verglichen mit der Rückfederkammer – verursacht. Diese an dem Kolben anliegenden Drücke verursachen eine Kraft, welche der Kompressionsbewegung entgegenwirkt, d. h. eine Kompressionsdämpfungskraft. Ähnlich fließt, wenn sich die Dämpfereinheit ausgehend, Fluid von der Rückfederkammer in die Kompressionskammer durch das Kolbenrückfederventil, welches ein unterschiedliches Set an Löchern und flexiblen Abstandsflächen verwendet, um eine Rückfederdämpfungskraft zu erzeugen.
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In hydraulischen Stoßdämpfern sind die Dämpfungskräfte allgemein abhängig von der Geschwindigkeit der Stangenbewegung relativ zum Kolbenzylinder, wohingegen bei gasgefüllten Stoßdämpfern die Dämpfungskräfte auch frequenzabhängig sind.
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Bei herkömmlichen Stoßdämpfergestaltungen ist die Fläche der Kolbenseite, welche verwendet wird, um das Kolbenkompressionsventil aufzunehmen, ähnlich oder sogar gleich der Fläche der Kolbenseite, die verwendet wird, um das Kolbenrückfederventil aufzunehmen. Jedoch sind die erforderlichen Kompressions- und Rückfederdämpfungskräfte selten die gleichen, wobei die Rückfeder- normalerweise dreimal höher ist als die Kompressionsdämpfungskraft, um den Eintrag von großen Kräften in die Fahrzeugkarosseriestruktur zu beschränken. Auch ist die Wirkfläche der Kolbenseite in der Kompressionskammer größer als die Wirkfläche der Kolbenseite in der Rückfederkammer. Daraus resultiert, dass die Fläche von Löchern, welche ein signifikantes Element der Dämpfungskräfte zur Verfügung stellen, meistens im Rückfederventil viel kleiner ist als im Kompressionsventil.
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Dieses grundsätzliche Ungleichgewicht der zur Kompression verglichen mit zum Rückfedern benötigten Fläche der Kolbenventile, wird in der früheren US Patentanmeldung der Anmelderin mit der Nummer 7,513,490 angesprochen, in welcher die Kompressions- und Rückfederflüsse radial getrennt sind. Der Kompressionsfluss durchströmt einen äußeren Ring von Löchern und strömt an flexiblen Abstandsflächen mit großem Durchmesser vorbei in die Rückfederkammer. Der Rückfederfluss strömt von der Rückfederkammer durch Radiallöcher in eine Bohrung innerhalb der Stange der Dämpfereinheit und weiter in eine zentrale Kammer innerhalb des Kolbens, von welcher ein oder mehrere Rückfederdämpfungslöcher (innerhalb des äußeren Rings der Kompressionsdämpfungslöcher) einen Fluss in die Kompressionskammer, an flexiblen Abstandsblechen mit kleinem Durchmesser vorbei, erlauben. Diese Gestaltung an sich stellt eine größere Flussfläche und eine geringere Dämpfungskraft in Kompressions- als in Rückfederbewegungen zur Verfügung, wie dies typischerweise benötigt wird.
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Alle oben beschriebenen Stoßdämpfer sind in der Benutzung druckbeaufschlagt, und da die Stange sich nur durch die Rückfederkammer erstreckt, was eine große Effektivfläche der Kolbenfläche auf der Kompressionskammerseite nach sich zieht, wirkt dieser Druck auf die Stangenfläche, indem eine Kraft bereitgestellt wird, welche darauf gerichtet ist, die Stange aus der Dämpfereinheit auszufahren (auch bekannt als Ausdrückkraft („push-out”)).
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In dem früheren US Patent der Anmelderin erhöht die Verwendung einer Bohrung innerhalb der Stange typischerweise den minimalen Stangendurchmesser, was wiederum die Ausdrückkraft erhöht. Obwohl eine gewisse Ausdrückkraft typischerweise vorhanden ist, wie oben gezeigt, ist die primäre Funktion des Stoßdämpfers, Dämpfung bereitzustellen. Eine Erhöhung der Ausdrückkraft kann die Charakteristik der Einheit, beispielsweise in leichten Fahrzeugen und/oder bei Temperaturänderungen verändern und kann die Einheiten schwierig in Fahrzeugen zu installieren machen.
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Es wäre daher wünschenswert, eine Dämpfereinheit zur Verfügung zu stellen, die radial getrennte Kompressions- und Rückfederkolbenflüsse aufweist, in welchen der minimale Stangendurchmesser reduziert werden kann.
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Es wäre auch wünschenswert, eine verbesserte Gestaltung von Gasreservoir für einen Einrohrstoßdämpfer zur Verfügung zu stellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit dem oben Erwähnten im Blick stellt die vorliegende Erfindung in einem Aspekt eine Dämpfungseinheit enthaltend einen Zylinder, einen Kolben, welcher den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Rückfederkammer einteilt, und eine Stange mit einer äußeren Oberfläche und einer Länge, zur Verfügung, wobei
sich die Stange von dem Kolben durch wenigstens die Rückfederkammer erstreckt, die Kompressionskammer ihr Volumen reduziert und die Rückfederkammer ihr Volumen erhöht, wenn die Dämpfereinheit, einen Kompressionsfluss durch den Kolben erzeugend, kontrahiert,
die Rückfederkammer ihr Volumen reduziert und die Kompressionskammer ihr Volumen erhöht, wenn sich die Dämpfereinheit, einen Rückfederfluss durch den Kolben erzeugend, ausdehnt,
der Kolben eine Kompressionskammerkolbenseite und eine ringförmige Rückfederkammerkolbenseite aufweist,
wenigstens eine Rückfederbegrenzung in oder an dem Kolben angeordnet ist, und wenigstens eine Kompressionsbegrenzung in oder an dem Kolben angeordnet ist, wobei die Stange wenigstens einen Kanal in der äußeren Oberfläche der Stange enthält, wobei sich dieser wenigstens eine Kanal entlang eines Teils der Länge der Stange zu dem/in den Kolben erstreckt, so dass mindestens ein Teil des Rückfederflusses durch den Kolben von der Rückfederkammer dieses wenigstens einen Kanals, durch die Rückfederbegrenzung in die Kompressionskammer fließt.
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Eines oder beides von der Rückfederbegrenzung und der Kompressionsbegrenzung kann (einzeln oder in Kombination) wenigstens eine Öffnung, wenigstens eine flexible Scheibe und/oder eine Federplatte enthalten. Eine Kompressions- oder Rückfederbegrenzung dient der Begrenzung von Fluidfluss durch den Kolben während dem/der entsprechenden Kompressions- oder Rückfederhub/-bewegung.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Dämpfereinheit, enthaltend einen Zylinder, einen Kolben, welcher den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Rückfederkammer einteilt, und eine Stange mit einer äußeren Oberfläche und einer Länge, zur Verfügung, wobei
sich die Stange von dem Kolben wenigstens durch die Rückfederkammer erstreckt, die Kompressionskammer ihr Volumen reduziert und die Rückfederkammer ihr Volumen erhöht, wenn die Dämpfereinheit, einen Kompressionsfluss durch den Kolben erzeugend, kontrahiert,
die Rückfederkammer ihr Volumen reduziert und die Kompressionskammer ihr Volumen erhöht, wenn sich die Dämpfereinheit, einen Rückfederfluss durch den Kolben erzeugend, ausdehnt,
der Kolben eine Kompressionskammerkolbenseite und eine ringförmige Rückfederkammerkolbenseite aufweist,
wenigstens eine Rückfederbegrenzung in oder an dem Kolben angeordnet ist, und wenigstens eine Kompressionsbegrenzung in oder an dem Kolben angeordnet ist, wobei die Stange wenigstens einen Kanal in der äußeren Oberfläche der Stange enthält, wobei sich dieser wenigstens eine Kanal entlang eines Teils der Länge der Stange zu dem/in den Kolben erstreckt, sodass mindestens ein Teil des Rückfederflusses durch den Kolben von der Rückfederkammer dieses wenigstens einen Kanals, durch die Rückfederbegrenzung in die Kompressionskammer fließt.
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Das Rückfederventil kann wenigstens einen Rückfederventildurchlass aufweisen, welcher an der Kompressionskammerkolbenseite angeordnet ist und wenigstens eine Rückfederventilscheibe, welche angrenzend an die Kompressionskammerkolbenseite angeordnet ist. Der wenigstens eine Rückfederventildurchlass kann mit diesem wenigstens einen Kanal in der äußeren Oberfläche der Stange derart verbunden werden, dass der Rückfederfluss durch den Kolben von der Rückfederkammer, entlang diesem wenigstens einen Kanal, durch diesen wenigstens einen Rückfederventildurchlass, um die wenigstens eine Rückfederventilscheibe, in die Kompressionskammer fließt. Der wenigstens eine Kanal in der äußeren Oberfläche der Stange kann mit dem wenigstens einen Rückfederventildurchlass durch eine Rückfederausnehmung innerhalb des Kolbens verbunden sein.
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Im Wesentlichen kann der gesamte Rückfederfluss durch den Kolben durch diesen wenigstens einen Kanal in der äußeren Oberfläche der Stange fließen.
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Das Kompressionsventil kann einen äußeren Ring von Kompressionsventildurchlässen enthalten, welche um die kreisförmige Rückfederkammerkolbenseite und wenigstens eine, angrenzend an die kreisförmige Rückfederkammerkolbenseite angeordnete, Kompressionsventilscheibe angeordnet sind. Die Kompressionsventildurchlässe können mit der Kompressionskammer durch die Kompressionskammerkolbenseite derart verbunden sein, dass dieser Kompressionsfluss durch den Kolben von der Kompressionskammer durch die Kompressionsventildurchlässe, um die wenigstens eine Kompressionsventilscheibe in die Rückfederkammer fließt.
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Der wenigstens eine Rückfederdurchlass kann derart radial getrennt von dem äußeren Ring von Kompressionsdurchlässen sein, dass der Rückfederfluss durch den Kolben radial von dem Kompressionsfluss durch den Kolben getrennt ist.
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Im Wesentlichen können alle diese Kompressionsströme durch den Kolben durch diesen äußeren Ring von Kompressionsdurchlässen fließen.
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Der wenigstens eine Rückfederdurchlass kann derart radial von dem äußeren Ring von Kompressionsdurchlässen getrennt sein, dass der Rückfederfluss durch den Kolben radial von dem Kompressionsfluss durch den Kolben getrennt ist.
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Alternativ kann das Kompressionsventil einen äußeren Ring von Kompressionsventildurchlässen enthalten, welcher um die ringförmige Rückfederkammerkolbenseite und das wenigstens eine Kompressionsventil angeordnet ist, und das Rückfederventil kann wenigstens einen Rückfederventildurchlass enthalten, welcher auf der Kompressionskammerkolbenseite und wenigstens einer Rückfederventilscheibe angeordnet ist. Der wenigstens eine Rückfederdurchlass kann derart radial von dem äußeren Ring von Kompressionsdurchlässen getrennt sein, dass der Rückfederfluss durch den Kolben radial von dem Kompressionsfluss durch den Kolben getrennt ist. Der Kompressionsfluss durch den Kolben kann auf einen Fluss von der Kompressionskammer durch die Kompressionskammerdurchlässe, um die wenigstens eine Kompressionsventilscheibe in die Rückfederkammer beschränkt sein, und der Rückfederfluss durch den Kolben kann auf einen Fluss von der Rückfederkammer, durch den wenigstens einen Kanal an der Peripherie der Stange, in eine Rückfederausnehmung innerhalb des Kolbens, dann durch den wenigstens einen Rückfederventildurchlass, um die wenigstens eine Kompressionsventilscheibe in die Kompressionskammer beschränkt sein.
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In einer oder in mehreren Formen der vorliegenden Erfindung können die Kompressionskammer und die Rückfederkammer mit einer Flüssigkeit (wie Hydrauliköl) gefüllt werden. Dann kann die Dämpfereinheit zusätzlich ein Reservoir enthalten, welches ein bewegliches Bauteil enthält, das das Reservoir in ein Gasvolumen und ein Flüssigkeitsvolumen teilt. Das Reservoir kann mit einer Zylinderendkappe verbunden sein, wobei die Zylinderendkappe mit dem Zylinder fest verbunden ist, um das Ende der Kompressionskammer zu schließen, wobei das Flüssigkeitsvolumen des Reservoirs fluidleitend mit der Kompressionskammer verbunden ist. Das Reservoir kann innerhalb eines Endes des Zylinders angeordnet sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung von Fluss durch einen Kolben einer Dämpfereinheit zur Verfügung, wobei die Dämpfereinheit einen Zylinder, einen Kolben, welcher den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Rückfederkammer einteilt, und eine Stange mit einer äußeren Oberfläche und einer Länge enthält, zur Verfügung, wobei
sich die Stange von dem Kolben wenigstens durch die Rückfederkammer erstreckt, die Kompressionskammer ihr Volumen reduziert und die Rückfederkammer ihr Volumen erhöht, wenn die Dämpfereinheit, einen Kompressionsfluss durch den Kolben erzeugend, kontrahiert,
die Rückfederkammer ihr Volumen reduziert und die Kompressionskammer ihr Volumen erhöht, wenn sich die Dämpfereinheit, einen Rückfederfluss durch den Kolben erzeugend, ausdehnt,
der Kolben eine Kompressionskammerkolbenseite und eine ringförmige Rückfederkammerkolbenseite aufweist,
wobei das Verfahren die Schritte enthält,
den Rückfederfluss und den Kompressionsfluss durch den Kolben durch Zurverfügungstellung von wenigstens einem Rückfederdurchlass in einem Rückfederdurchlassbereich auf der Kompressionskammerkolbenseite und durch Zurverfügungstellung von wenigstens einem Kompressionsdurchlass in einem Kompressionsdurchlassbereich auf der Kompressionskammerkolbenseite radial zu trennen, wobei der Kompressionsdurchlassbereich größer als der Rückfederdurchlassbereich und radial außerhalb des Rückfederdurchlassbereichs radial beabstandet ist; und
wenigstens einen Kanal entlang eines Teils der äußeren Oberfläche der Stange zu verwenden, um Fluid zu erlauben, von der Rückfederkammer zu dem wenigstens einen Rückfederdurchlass zu fließen.
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In diesem Fall fließt vorzugsweise im Wesentlichen keiner der Rückfederflüsse durch den Kolben durch Durchlässe in der ringförmigen Rückfederkammerkolbenseite.
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Dieses Verfahren zum Steuern des Flusses durch einen Kolben einer Dämpfereinheit stellt einen größeren Kompressionsflussbereich als Rückfederflussbereich (und einen entsprechend geringeren Druckabfall in der Kompressionsrichtung durch das Ventil) bei Benutzung eines kleineren Stangendurchmessers und Gesamtbaugröße („overall package size”) als herkömmliche Verfahren zur Verfügung. Das ermöglicht eine effizientere Gestaltung im Sinne von Raumbedarf (Durchmesser und/oder Länge) und Materialbedarf.
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Das Verfahren kann zusätzlich die Zurverfügungstellung unterschiedlicher Typen von Begrenzungen beinhalten, um ein zusätzliches Steuern des Flusses durch den Kolben zu ermöglichen, um die gewünschte Kraft-Geschwindigkeits- oder Kraft-Beschleunigungs-Charakteristik bereitzustellen. Beispielsweise kann das Verfahren beinhalten, (einzeln oder in Kombination) wenigstens eine Öffnung, wenigstens eine flexible Scheibe und/oder eine Federplatte in einem Pfad des Rückfederflusses und/oder in einem Pfad des Kompressionsflusses bereitzustellen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine Dämpfereinheit, enthaltend einen Zylinder, einen Kolben, welcher den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Rückfederkammer unterteilt, und eine Stange, welche sich von dem Kolben durch wenigstens die Rückfederkammer erstreckt, wobei die Kompressions- und die Rückfederkammer mit einer Flüssigkeit wie Hydrauliköl gefüllt sind, zur Verfügung. Um das wechselnde Stangenvolumen innerhalb des Zylinders aufzunehmen, wenn die Dämpfereinheit sich ausdehnt und kontrahiert, wird ein Reservoir bereitgestellt, welches ein bewegliches Bauteil enthält, das das Reservoir in ein Gasvolumen und ein Flüssigkeitsvolumen teilt. Das Reservoir kann (ganz oder teilweise) innerhalb eines Endes des Zylinders angeordnet sein, wobei das Flüssigkeitsvolumen des Reservoirs fluidleitend mit der Kompressionskammer verbunden ist. Das Reservoir kann mit einer Zylinderendkappe verbunden sein, wobei die Zylinderendkappe mit dem Zylinder fest verbunden ist, um das Ende der Kompressionskammer zu verschließen.
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Die Erfindung wird aus den folgenden Beschreibungen von Dämpfereinheitskolben und -Anordnung, welche eines oder mehrere Merkmale der Erfindung enthalten, und aus den Darstellungen in den jeweiligen Zeichnungen, besser verständlich. Andere Anordnungen oder Ausführungsformen sind möglich, so dass der Offenbarungsgehalt der beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibungen dazu nicht in einer Weise verstanden werden sollte, dass damit der Bereich der Erfindung wie oben beschrieben eingeschränkt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Figuren ist:
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1: eine detaillierte Schnittansicht eines Kolbens in einer Dämpfereinheit.
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2: eine perspektivische Ansicht des Kolbens aus 1.
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3: eine perspektivische Ansicht des Kolbens aus den 1 und 2.
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4: eine Schnittansicht einer Dämpfereinheit gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Zunächst bezüglich 1, wird die Kolbenregion einer Dämpfereinheit (in diesem Beispiel eines Typs, welcher allgemein als Stoßdämpfer bekannt ist) gezeigt. In der Dämpfereinheit nimmt ein Zylinder 2 einen Kolben 4 auf, welcher den Zylinder in eine Kompressionskammer 6 und eine Rückfederkammer 8 unterteilt. Eine Stange 10 erstreckt sich von dem Kolben 4 in die Rückfederkammer 8.
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Eine Nut 12 um die äußere Seite des Kolbens zeigt die Position eines Lager- und Dichtrings oder -bands (nicht gezeigt) auf. Im Betrieb gleitet der Kolben axial innerhalb der Bohrung des Zylinders 2, jedoch kann sich die radiale Lagerbelastung abhängig von der Anwendung signifikant unterscheiden. Beispielsweise gibt es kein Biegemoment auf die Stange und dann niedrige Radiallagerlasten, wenn die Enden des Zylinders und der Stange (wo die Dämpfereinheit zwischen zwei Objekte montiert ist, welche eine Dämpfung ihrer Relativbewegung zueinander benötigen) als Kugelgelenk ausgebildet sind. Im Gegensatz dazu kann in einer Einrohrstoßdämpferanwendung mit McPherson-Federbein das Biegemoment auf die Stange sehr hoch sein, so dass ein Lager und eine davon getrennte Dichtung am Äußeren des Kolbens zwischen dem Kolben und dem Zylinder verwendet werden. Ebenso kann – abhängig von der Anwendung und dem benutzten Kolbenventil – ein Fluss um den Kolben 4 (an der Dichtung/Lagerung in Ringnut 12), welcher im Endeffekt das gesteuerte Kolbenventil umgeht, mit einem einfachen Streifen Lagermaterial akzeptabel sein, oder in anderen Fällen zu Variationen in der Leistung führen, welche eine getrennte Dichtung erfordern.
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Kompressionsdurchlässe 14 durch den Kolben (4, auch bekannt als Ventilkörper) erlauben einen Fluss durch den Kolben von der Kompressionskammer 6 zu der Rückfederkammer 8. Wie aus 2 ersichtlich, ist dort ein Ring von zwölf solcher Kompressionsdurchlässe in einem Ring hin zu dem Äußeren der Oberseite des Kolbens (d. h. die Kompressionskammerkolbenseite 16), obwohl jede Anzahl verwendet werden kann und die Durchlässe von anderer Form, wie oval oder geschlitzt anstatt der gezeigten, runden, gebohrten Löcher sein können. Ebenso können die Löcher in ihrem Querschnitt variieren. In 1 sind die Löcher mit gleichen Querschnitten gezeigt, aber wenn beispielsweise eine höhere Begrenzung benötigt wird, kann den unteren Enden der Löcher, wo die Durchlässe durch die Bodenseite des Kolbens verlaufen (d. h. die ringförmige Rückfederkammerkolbenseite 18) auf einer kurzen Länge ein kleinerer Durchmesser gelassen werden, um eine Spitzenbegrenzung vorzusehen (d. h. Erhöhen der Dämpfung ohne eine signifikante Erhöhung der Fluidbeschleunigungseffekte vorzusehen, welche eine Phasenverzögerung verursachen würde).
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Der Ausgang von jedem Kompressionsdurchlass 14 (durch die ringförmige Rückfederkammerkolbenseite) ist von einem Kompressionsventilscheibenpack 20 bedeckt. Üblicherweise enthalten Kompressionsventilscheibenpacks eine Anzahl flexibler Scheiben gleichen und unterschiedlichen Durchmessers, um die Steifheit des Scheibenpacks zu steuern, jedoch ist in 1 das Kompressionsventilscheibenpack als ein einzelnes Teil mit gestuftem Durchmesser dargestellt, weil die Scheiben normalerweise sehr dünn mit Maßen im Bereich von Zehntel Millimetern sind. Das Scheibenpack wird durch eine Schulter 22 an der Stange an den Kolben geklemmt. Eine auf den Zylinder und die Stange wirkende Kompressionskraft zum Komprimieren (oder Kontrahieren) der Dämpfereinheit erzeugt einen Druckanstieg in der Kompressionskammer, was das Kompressionsventilscheibenpack auslenkt und damit eine Lücke um das Scheibenpack zu dem unteren Ende des Kompressionsdurchlässen 14 öffnet, was dem Fluid erlaubt, aus der Kompressionskammer in die Rückfederkammer zu fließen. Die Begrenzung von den Kompressionsdurchlasses 14 und der Scheibenlücke erzeugt eine einstellbare Begrenzung, welche den Druck in der Kompressionskammer steuert, und hilft, die Kompressionsdämpfungskraft aufzubringen. Die kreisförmige Rückfederkammerkolbenseite 18 hat einen konkaven Abschnitt 24 (d. h. der Kompressionsventilkonkavsitz), in welchen das Kompressionsventilscheibenpack durch die Klemmkraft der Stange ausgelenkt wird. Dies kann verwendet werden, um wie gezeigt eine Vorlast auf das Scheibenpack bereitzustellen. Eine gewisse Vorlast ist wünschenswert, um eine wiederholbare Leistung der Dämpfungseinheit sowohl über die Zeit als auch von einer Einheit zur nächsten sicherzustellen. Es gibt andere bekannte Verfahren, eine Vorlast, welche in der Ausgestaltung ausgewechselt werden kann, zur Verfügung zu stellen, wie ein kleiner erhöhter Ring um das äußere des Kompressionsdurchlasses auf der kreisförmigen Rückfederkammerkolbenseite, auf welcher das Kompressionsventilscheibenpack im Ruhezustand aufsitzt.
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Das Prinzip hinter dem Rückfederventil ist das gleiche wie zum Kompressionsventil, insoweit dass mindestens ein Rückfederdurchlass 26 an seinem Ausgang mittels eines Rückfederventilscheibenpacks 28 (wieder in 1 dargestellt durch ein einzelnes Bauteil mit gestuftem Durchmesser, da die einzelnen verwendeten Scheiben zu dünn sind um sie sinnvoll darzustellen) geschlossen ist. Das Rückfederschreibenpack 28 wird durch eine Beilagscheibe 30 und einen Bolzen 32 an den Kolben 4 geklemmt. Wieder wird das Scheibenpack ausgelenkt, in diesem Fall in einen konkaven Abschnitt 34 (d. h. der Rückfederventilkonkavsitz) auf der Kompressionskammerkolbenseite 16, obwohl andere bekannte Anordnungen verwendet werden können. Das Rückfederventil ist innerhalb des (äußeren) Rings des Kompressionsdurchlasses angeordnet.
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Eine Nut oder ein Kanal 36 ist in die äußere Oberfläche der Stange geschnitten oder geformt, um Fluid von der Rückfederkammer zu erlauben, in das Kompressionsventil, nach oben innerhalb des Kolbens, zu fließen. Ein radialer Schnitt am Ende der Stange innerhalb des Kolbens formt eine Rückfederausnehmung 38, welche den Kanal 36 mit dem Rückfederdurchlass 26 verbindet. Wie in 3 in der Unteransicht des Kolbens (Ventilkörper) 4 zu sehen ist, können mehrfache Ringnuten oder Kanäle 36 vorgesehen sein (in diesem Fall drei, obwohl die Anzahl eins oder mehr sein kann), welche die Rückfederkammer 8 mit der Rückfederausnehmung 38 verbinden, welche sich im Gegenzug mit dem wenigstens einen Rückfederdurchlass 26 verbindet. Wieder kann die Anzahl von Rückfederdurchlässen und deren Form variiert werden, um die benötigte Begrenzung herzustellen. Beispielsweise können drei oder mehr Rückfederdurchlässe verwendet werden.
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Folglich ist der Betrieb beim Rückfedern ähnlich dem bei der Kompression, verwendet aber unterschiedliche Flusspfade. Indem eine Kraft aufgewendet wird, um die Stange und den Zylinder auseinander zu bewegen und die Dämpfereinheit auszudehnen, wird Druck in der Rückfederkammer erzeugt, welcher dazu dient, das Rückfederventilscheibenpack auszulenken und verursacht, dass das Fluid von der Rückfederkammer entlang des Kanals 36 durch die Rückfederausnehmung 38 und den/die Rückfederdurchlass(e) 26 fließt, entlang dem ausgedehnten Rückfederventilscheibenpack 28 in die Kompressionskammer. Dies steuert die Begrenzung und damit den Druck in der Rückfederkammer durch Ausdehnungsbewegung der Dämpfereinheit, was hilft, die Rückfederdämpfkraft aufzubringen.
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Die Stange 10 kann in den Kolben 4 geschraubt werden, zusätzlich zu der Verwendung des Bolzen 32, welcher das Rückfederventil an den Kolben klemmt und den Kolben an die Stange.
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In den dargestellten Beispielen ist der Flusspfad von Fluid durch den Kolben im Komprimieren radial getrennt von dem Flusspfad des Fluids durch den Kolben im Rückfedern, wobei der Kompressionsfluss und das Kompressionsventil einen Bereich außerhalb des Rückfederflusses verwenden.
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4 zeigt einen Schnitt durch eine Dämpfereinheit 1 mit dem Kolben und der Stange aus den 1–3. Wieder ist die dargestellte Dämpfereinheit von dem Typ, der allgemein bekannt ist als Stoßdämpfer. Das untere Ende der Rückfederkammer wird von einer Zylinderrückfederendkappe 40 abgeschlossen, welche an dem Zylinder 2 befestigt und abgedichtet ist. Die Stange 10 erstreckt sich durch die Zylinderrückfederendkappe 40 entlang einer Anzahl radialer Dichtungen, Lager und/oder Bänder (nicht gezeigt), welche in Nuten 42 in der Rückfederendkappe gehalten werden. Das Ende der Stange weist eine an den Enden befestigte Buchse 44 auf, welche als eines der Stellteile der Dämpfereinheit verwendet wird. Die Buchse kann eine äußere Staubhülse um den Zylinder halten, eine Seite vorhalten um einen Kompressionsstopp zu stellen und andere bekannte Merkmale.
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Das obere Ende der Kompressionskammer in 4 wird durch eine Zylinderkompressionsendkappe 46 geschlossen. Eine Buchse 48 ist mit dem Ende der Zylinderkompressionsendkappe fest verbunden oder dieser eingeformt, um als das andere Stellteil für die Dämpfereinheit verwendet zu werden, obwohl andere Positionen und Typen von Zylinderteilen verwendet werden können.
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Wenn sich die Dämpfereinheit ausdehnt (d. h. wenn die Stange weiter aus dem Rückfederkammerende des Zylinders herausragt, die Distanz zwischen der Buchse 48 auf dem Zylinder und der Buchse 44 auf der Stange vergrößernd), vergrößert die Kompressionskammer ihr Volumen und die Rückfederkammer reduziert ihr Volumen, was einen Rückfederfluss durch den Kolben erzeugt. So erzeugt jeder Druckabfall durch den Kolben eine Kompressionsdämpferkraft beim Kontrahieren der Dämpfereinheit. Im Gegensatz dazu, wenn die Dämpfereinheit kontrahiert, reduziert die Kompressionskammer ihr Volumen und die Rückfederkammer erhöht ihr Volumen, was einen Kompressionsfluss durch den Kolben erzeugt. Folglich erzeugt jeder Druckabfall durch den Kolben eine Kompressionsdämpfkraft, wenn die Dämpfereinheit kontrahiert.
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Wenn die Kompressionskammer 6 und die Rückfederkammer 8 mit Hydrauliköl gefüllt sind, ist eine gewisse Nachgiebigkeit erforderlich, um die Veränderungen des Stangenvolumens, welche durch die Kompression und Ausdehnung der Dämpfereinheit 1 verursacht werden, auffangen zu können. Die Bohrung 50 einer Reservoireinheit ist mit der Zylinderkompressionsendkappe 46 fest verbunden oder in diese eingebaut. Ein Reservoirkolben 52 ist innerhalb der Reservoirbohrung 50 dargestellt, um das Gasvolumen 54 zu dem Flüssigkeitsvolumen 56 des Reservoirs zu trennen, obwohl andere bewegliche oder deformierbare Trennbauteile (wie Membranen) verwendet werden können. Das Flüssigkeitsvolumen 56 ist direkt mit der Kompressionskammer der Dämpfereinheit verbunden, obwohl ein zusätzliches Dämpferventil vorgesehen sein kann zwischen dem Flüssigkeitsvolumen 56 und der Kompressionskammer 6.
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Der Reservoirkolben 52 gleitet innerhalb der Reservoirbohrung 50, muss jedoch Gas von Flüssigkeit abdichten, so dass Nuten 58 dargestellt sind, um Dichtungen und Lager (nicht gezeigt) aufzunehmen. Ein O-Ring 60 ist an dem unteren Ende der Reservoirbohrung dargestellt, um den Reservoirkolben innerhalb der Bohrung zu halten. Der Kolben ist hohl, um das Gasvolumen zu erhöhen. Ein Ladungspunkt 62 für das Gas in dem Reservoir ist in der Zylinderkompressionsendkappe dargestellt.
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Diese Gestaltung des Reservoirs ist eine Verbesserung gegenüber konventionellen Gestaltungen von Einrohrstoßdämpfern, da sie erlaubt, dass das Reservoir gefertigt und getestet und anschließend einfach in die Dämpfereinheit montiert werden kann. Sie erlaubt auch, dass eine Dämpfung zwischen dem Reservoir und der Kompressionskammer der Dämpfereinheit zur Verfügung gestellt wird. Die Länge einer solchen Dämpfereinheit muss nicht höher sein als die konventioneller Einrohrgestaltungen, und die Gestaltung kann in vielen Anwendungen externe Reservoirgestaltungen ersetzen.
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5 zeigt eine der Einheit aus 4 ähnliche Dämpfereinheit (1). Allerdings ist die Reservoireinheit aus 5 nicht gänzlich in die Zylinderkompressionsendkappe integriert. Stattdessen gleitet der Reservoirkolben 52 innerhalb der gleichen Bohrung (von Zylinder 2) wie der Dämpferkolben 4. Eine Nut ist in der Bohrung des Zylinders 2 vorgesehen, um den O-Ring 60 zu halten, welcher selbst vorgesehen ist, um den Reservoirkolben innerhalb der als Reservoir vorgesehenen Region des Zylinders 2 (im Gegensatz zu der Region, welche von dem Kolben 4 der Dämpfereinheit abgefahren wird) zu halten, d. h. der O-Ring trennt die Reservoirregion der Dämpfereinheit, in welcher der Reservoirkolben (42) sich bewegt und die Kompressions- (und Rückfeder-)Region der Dämpfereinheit, in welcher der Dämpferkolben (4) sich bewegt (oder befindet sich in einer Region dazwischen).
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Alternative Ventilstrukturen wie unterschiedliche Arten von Ventilscheiben einschließlich Scheiben für sehr niedrige Geschwindigkeiten (bleed discs), Einlegeplatten zum Steuern der Hochgeschwindigkeits restriktionen der Kompressions- und/oder Rückfederdurchlässe (um eine Spitzenbegrenzung zur Verfügung zu stellen und Phasenverzögerungen aufgrund von Fluidmassenbeschleunigungseffekten zu minimieren), „twin bleed” Gestaltungen (üblicherweise zwei Lagen von bleed discs verschiedener Flussbereiche und an unterschiedlichen Durchmessern) und Federn zum Steuern der Charakteristika bei höherer Geschwindigkeit sind alle kompatibel mit der vorliegenden Erfindung und deren Nutzung in Kombination mit den beanspruchten Merkmalen wird als im Bereich der vorliegenden Erfindung liegend angesehen.
