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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Stoßdämpfer/Dämpfer für Kraftfahrzeuge. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung Stoßdämpfer/Dämpfer, die eine unterschiedliche Dämpfungsgröße auf der Basis einer Hublänge des Stoßdämpfers/Dämpfers bereitstellen.
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STAND DER TECHNIK
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Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, und sind nicht unbedingt Stand der Technik.
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Stoßdämpfer werden in der Regel in Verbindung mit Kraftfahrzeugaufhängungssystemen oder anderen Aufhängungssystemen verwendet, um unerwünschte Schwingungen zu dämpfen, die während der Bewegung des Aufhängungssystems auftreten. Um diese unerwünschten Schwingungen zu dämpfen, sind Kraftfahrzeugstoßdämpfer im Allgemeinen zwischen der gefederten Masse (Karosserie) und der ungefederten Masse (Aufhängung/Antriebsstrang) des Fahrzeugs verbunden.
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Bei herkömmlichen Stoßdämpfern befindet sich ein Kolben in einer Fluidkammer, die durch ein Druckrohr definiert ist, und ist über eine Kolbenstange mit der gefederten Masse des Fahrzeugs verbunden. Das Druckrohr ist mit der ungefederten Masse des Fahrzeugs verbunden. Der Kolben unterteilt die Fluidkammer des Druckrohrs in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer. Der Kolben schließt ein Druckstufenventil ein, das den Strom von Hydraulikfluid von der unteren Arbeitskammer zu der oberen Arbeitskammer während eines Kompressionshubs begrenzt. Der Kolben schließt auch ein Zugstufenventil ein, das den Strom von Hydraulikfluid von der oberen Arbeitskammer zu der unteren Arbeitskammer während eines Zug- oder Ausfahrhubs begrenzt. Durch die Steuerung des Fluidstroms zwischen den beiden Arbeitskammern wird ein Druckabfall zwischen den beiden Arbeitskammern aufgebaut. Da das Druckstufenventil und das Zugstufenventil jeweils der Lage sind, den Strom von Hydraulikfluid zu begrenzen, kann der Stoßdämpfer Dämpfungskräfte erzeugen, die Schwingungen/Vibrationen entgegenwirken, die ansonsten von der ungefederten Masse auf die gefederte Masse übertragen würden.
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Typische Stoßdämpfer stellen unabhängig von der Länge des Dämpferhubs die gleiche Größe der Dämpfungskraft bereit. Es sind jedoch Stoßdämpfer entwickelt worden, bei denen sich die Größe der von dem Stoßdämpfer bei kleineren Dämpferhüben erzeugten Dämpfungskraft von der Größe der von dem Stoßdämpfer bei größeren Dämpferhüben erzeugten Dämpfungskraft unterscheidet. Diese Multikraft-Stoßdämpfer bieten eine relativ kleine bzw. geringe Dämpfungskraft während des normalen Fahrbetriebs des Fahrzeugs und eine relativ große bzw. hohe Dämpfungskraft bei Manövern, die umfassendere Federungsbewegungen erfordern. Mit dem normalen Fahren des Fahrzeugs gehen kleine oder feine Schwingungen der ungefederten Masse des Fahrzeugs und somit die Notwendigkeit einer weichen Fahr- oder niedrigen Dämpfungseigenschaft des Aufhängungssystems einher, um die gefederte Masse von diesen kleinen oder feinen Schwingungen zu isolieren. Während eines Kurven- oder Bremsmanövers versucht beispielsweise die gefederte Masse des Fahrzeugs eine relativ langsame und/oder große Schwingung zu erfahren, was dann ein sicheres Fahrverhalten oder eine hohe Dämpfungscharakteristik des Aufhängungssystems erfordert, um die gefederte Masse abzustützen und dem Fahrzeug stabile Fahreigenschaften zu verleihen. Somit bieten diese Multikraft-Stoßdämpfer den Vorteil einer ruhigen, gleichmäßigen Fahrt, indem sie die hochfrequenten/kleinen Anregungen von der gefederten Masse eliminieren, während sie dennoch die erforderliche Dämpfung oder das sichere Fahrverhalten für das Aufhängungssystem während Fahrzeugmanövern bereitstellen, die größere Anregungen der gefederten Masse verursachen.
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Ein solcher Multikraft-Stoßdämpfer ist in
US-Patent Nr. 6,220,409 offenbart, das auch an Tenneco Automotive Inc. übertragen wird. Dieser Stoßdämpfer stellt zwei Dämpfungsstufen (hart und weich) bereit, indem eine hubabhängige Dämpferbaugruppe verwendet wird, die an der Kolbenstange unterhalb der Hauptkolbenanordnung angebracht ist. Die hubabhängige Dämpferanordnung schließt einen Kolben ein, der zwischen zwei Gummihubanschlägen in Längsrichtung beweglich ist. Diese federnden Hubanschläge wirken als mechanische Anschläge für den Kolben, wenn der Kolben seine Hubendwerte erreicht. Beim Auftreffen des Kolbens auf einen dieser federnden Hubanschläge, insbesondere bei einem Zughub, kann in dem Hydraulikfluid des Stoßdämpfers eine Druckwelle erzeugt werden, die die Kolbenstange zum Schwingen bringen und Geräusche verursachen kann.
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Dementsprechend besteht auf dem Markt weiterhin ein Bedarf an hubabhängigen Stoßdämpfern mit verbesserter Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsentwicklung.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt einen allgemeinen Überblick über die Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird ein Dämpfersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Dämpfersystem schließt ein Druckrohr und eine erste Kolbenanordnung, die gleitend in das Druckrohr eingepasst ist, ein. Eine Kolbenstange erstreckt sich innerhalb des Druckrohrs entlang einer Längsachse, und die erste Kolbenanordnung ist mit der Kolbenstange gekoppelt. Das Druckrohr enthält ein Hydraulikfluid und die erste Kolbenanordnung trennt das Druckrohr in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer. Die erste Kolbenanordnung schließt eine erste Ventilanordnung ein. Die erste Ventilanordnung dient zum Steuern des Hydraulikfluids zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer.
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Das Dämpfersystem schließt auch eine hubabhängige Dämpferanordnung ein. Die hubabhängige Dämpferanordnung schließt ein Dämpfergehäuse, eine Scheibenkammer und eine flexible schwimmende Scheibe ein, die verschiebbar in der Scheibenkammer aufgenommen wird. Das Dämpfergehäuse ist mit der Kolbenstange am proximalen Ende der hubabhängigen Dämpferanordnung gekoppelt. Die Scheibenkammer wird durch eine proximale Kammeroberfläche und eine distale Kammeroberfläche begrenzt. Die flexible schwimmende Scheibe ist in der Scheibenkammer nicht vorgespannt und frei schwimmend und entlang der Längsachse zwischen einer ersten Position, in der die flexible schwimmende Scheibe die proximale Kammeroberfläche der Scheibenkammer berührt, und einer zweiten Position, in der die flexible schwimmende Scheibe die distale Kammeroberfläche der Scheibenkammer berührt, beweglich. Die proximale Kammeroberfläche definiert einen proximalen verjüngten Hohlraum und die distale Kammeroberfläche definiert einen distalen verjüngten Hohlraum. Die flexible schwimmende Scheibe ist aus einem elastischen Material hergestellt, sodass sich die flexible schwimmende Scheibe in den proximalen verjüngten Hohlraum biegen kann, wenn die flexible schwimmende Scheibe in der ersten Position in Kontakt mit der proximalen Kammeroberfläche kommt, und ist angepasst, um sich in den distalen verjüngten Hohlraum zu biegen, wenn die flexible schwimmende Scheibe in der zweiten Position mit der distalen Kammeroberfläche in Kontakt kommt.
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Im Betrieb bleibt die flexible schwimmende Scheibe während kleinerer Dämpferhübe von der proximalen und distalen Kammerwand beabstandet. Wenn sich die flexible schwimmende Scheibe in dieser Position befindet, strömt Fluid in der hubabhängigen Dämpferanordnung frei in die und aus der Scheibenkammer. Dadurch ist die Dämpfung bei kleineren Dämpferhüben zur Verbesserung des Fahrkomforts gering. Während größerer Dämpferhübe drückt der Fluidstrom in der Scheibenkammer der hubabhängigen Dämpferanordnung die flexible schwimmende Scheibe in Richtung der ersten Position oder der zweiten Position. Wenn die flexible schwimmende Scheibe diese Positionen erreicht, berührt die flexible schwimmende Scheibe die proximale Kammeroberfläche oder die distale Kammeroberfläche und beginnt, sich in den proximalen verjüngten Hohlraum oder den distalen verjüngten Hohlraum zu biegen. Infolgedessen nimmt das Ausmaß der Dämpfung progressiv zu, wenn sich der Schwimmkolben der ersten und der zweiten Position nähert.
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Die Flexibilität der flexiblen schwimmenden Scheibe reduziert Druckwellen innerhalb des Dämpfersystems, die andernfalls erzeugt würden, wenn die flexible schwimmende Scheibe an der ersten und der zweiten Position auf die proximale und die distale Kammeroberfläche trifft. Die Arbeit, die erforderlich ist, um die flexible schwimmende Scheibe in den proximalen und den distalen verjüngten Hohlraum abzulenken (d. h. zu biegen), führt Energie ab und reduziert die Größe der Druckwelle. Mit anderen Worten ist der Übergang von einer sich bewegenden flexiblen schwimmenden Scheibe zu einer angehaltenen flexiblen schwimmenden Scheibe aufgrund des zusätzlichen Fluidvolumens, das verdrängt wird, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe in den proximalen und den distalen verjüngten Hohlraum in der Scheibenkammer biegt, viel fließender. Die Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsentwicklung wird daher verbessert, da Druckwellen innerhalb des Dämpfersystems, die die Kolbenstange zum Vibrieren bringen können, reduziert werden.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung schließt die hubabhängige Dämpferanordnung eine Scheibenkammer ein, die eine Vielzahl von Löchern, eine Vielzahl von Löchern zum Übertragen von Fluid in die und aus der Scheibenkammer aufweist. Die Vielzahl von Löchern in der Scheibenkammer ist an einer Vielzahl von unterschiedlichen Längspositionen angeordnet, sodass die flexible schwimmende Scheibe die Löcher in der Scheibenkammer sequenziell verschließt, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe der ersten und der zweiten Position nähert. Dadurch wird der Fluidstrom in die Scheibenkammer hinein und aus dieser heraus begrenzt und die Längsbewegung der flexiblen schwimmenden Scheibe verlangsamt. Da die Geschwindigkeit der flexiblen schwimmenden Scheibe hydraulisch gesteuert wird, um allmählich zu verlangsamen, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe der ersten und der zweiten Position nähert, wird ein „weicher, hydraulischer Anschlag“ für die flexible schwimmende Scheibe erzeugt. Dies reduziert Druckwellen innerhalb des Dämpfersystems, die andernfalls erzeugt würden, wenn die flexible schwimmende Scheibe an der ersten und der zweiten Position auf die proximale und die distale Kammeroberfläche trifft. Die Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsentwicklung wird daher verbessert, da Druckwellen innerhalb des Dämpfersystems, die die Kolbenstange zum Vibrieren bringen können, reduziert werden.
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Außerdem kann, da die Vielzahl von Löchern Energie abführen und die Längsbewegung der flexiblen schwimmenden Scheibe verlangsamen, der flexiblen schwimmenden Scheibe weniger Platz zum Biegen/Ablenken gegeben werden. Infolgedessen können die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume flacher gemacht werden, was die Gesamtlänge der hubabhängigen Dämpferanordnung verringert. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Länge der inneren Stoßdämpferkomponenten, wie der hubabhängigen Dämpferanordnung, die Bewegungsentfernung des Stoßdämpfers begrenzt. Durch die Verkürzung der Gesamtlänge der hubabhängigen Dämpferanordnung kann bei einem Stoßdämpfer beliebiger Länge die Bewegungslänge vergrößert werden.
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Weitere Anwendungsgebiete und Vorteile ergeben sich aus der hierin bereitgestellten Beschreibung. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und speziellen Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht darauf abzielen, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und zielen nicht darauf ab, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
- 1 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs, das mit einem Stoßdämpfer gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist;
- 2 ist ein seitliche Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
- 3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 2 gezeigten Stoßdämpfers darstellt;
- 4 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung des in 2 gezeigten Stoßdämpfers und eine andere hubabhängige Dämpferanordnung darstellt, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
- 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 3 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die hubabhängige Dämpferanordnung eine flexible schwimmende Scheibe einschließt, die so veranschaulicht ist, dass sie an einem proximalen Hubanschlag anliegt;
- 6 ist eine weitere seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 3 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die flexible schwimmende Scheibe der hubabhängigen Dämpferanordnung so veranschaulicht ist, dass sie an einem distalen Hubanschlag anliegt;
- 7 ist eine weitere seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 3 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die flexible schwimmende Scheibe der hubabhängigen Dämpferanordnung so dargestellt ist, dass sie sich in eine konkave verjüngte Vertiefung an einem distalen Ende der hubabhängigen Dämpferanordnung hineinbiegt;
- 8 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 4 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die hubabhängige Dämpferanordnung eine flexible schwimmende Scheibe einschließt, die so veranschaulicht ist, dass sie an einem proximalen Hubanschlag anliegt;
- 9 ist eine weitere seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 4 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die flexible schwimmende Scheibe der hubabhängigen Dämpferanordnung so veranschaulicht ist, dass sie an einem distalen Hubanschlag anliegt;
- 10 ist eine weitere seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung und die hubabhängige Dämpferanordnung des in 4 gezeigten Stoßdämpfers darstellt, wobei die flexible schwimmende Scheibe der hubabhängigen Dämpferanordnung so veranschaulicht ist, dass sie sich in eine konische verjüngte Vertiefung an einem distalen Ende der hubabhängigen Dämpferanordnung hineinbiegt;
- 11 ist ein Diagramm, das die Fluidströmungsrate durch die in den 3 und 4 gezeigten beispielhaften hubabhängigen Dämpferanordnungen im Vergleich zur Position der flexiblen schwimmenden Scheibe veranschaulicht;
- 12 ist ein Diagramm, das eine Druckdifferenz über die in den 3 und 4 gezeigte flexible schwimmende Scheibe im Vergleich zur Position der flexiblen schwimmenden Scheibe veranschaulicht;
- 13 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung des in 2 gezeigten Stoßdämpfers und eine andere hubabhängige Dämpferanordnung darstellt, die einen schwimmenden Kolben einschließt, der so veranschaulicht ist, dass er an einer proximalen planaren Wand der hubabhängigen Dämpferanordnung anliegt.
- 14 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung des in 2 gezeigten Stoßdämpfers und die in 13 gezeigte hubabhängige Dämpferanordnung darstellt, wobei der schwimmende Kolben der hubabhängigen Dämpferanordnung in einer Zwischenposition zwischen der proximalen planaren Wand und einer distalen planaren Wand der hubabhängigen Dämpferanordnung veranschaulicht ist;
- 15 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Kolbenanordnung des in 2 gezeigten Stoßdämpfers und die in 13 gezeigte hubabhängige Dämpferanordnung darstellt, wobei der schwimmende Kolben der hubabhängigen Dämpferanordnung so veranschaulicht ist, dass er an der distalen planaren Wand der hubabhängigen Dämpferanordnung anliegt;
- 16 ist ein Diagramm, das die Fluidströmungsrate durch die in 13 gezeigte hubabhängige Dämpferanordnung im Vergleich zur Position des schwimmenden Kolbens veranschaulicht; und
- 17 ist ein Diagramm, das eine Druckdifferenz über die in der 13 gezeigte flexible schwimmende Scheibe im Vergleich zur Position des schwimmenden Kolbens veranschaulicht;
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Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll in keiner Weise die vorliegende Offenbarung, ihre Anmeldung oder Verwendungen beschränken.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig vermittelt. Zahlreiche spezifische Details sind dargelegt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein können und dass keine davon dahin gehend ausgelegt werden sollte, dass sie den Schutzumfang der Offenbarung einschränkt. In manchen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „einschließlich/schließt ein“ und „aufweisend/weist auf‟ sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines/r oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sind nicht dahin gehend auszulegen, dass ihre Ausführung notwendigerweise in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, es sei denn, diese ist spezifisch als eine Reihenfolge der Ausführung angegeben. Es versteht sich auch, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf‟, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, in Eingriff, in Verbindung oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der Schicht sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu dürfen, wenn ein Element als „direkt auf‟‟, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.
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Obwohl die Begriffe erste/r/s, zweite/r/s, dritte/r/s usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, der/die/das im Folgenden besprochen wird, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Raumbezogene Begriffe, wie etwa „innen/innere/r/s“, „außen/äußere/r/s“, „unter“, „unterhalb“, „tiefere/r/s/untere/r/s“, „oberhalb/über“, „höhere/r/s/obere/r/s“ und dergleichen können hier zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Raumbezogene Begriffe können dazu dienen, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung andere Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder im Betrieb zu umfassen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ anderer Elemente oder Merkmale beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der Beispielbegriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von sowohl über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die hierin verwendeten raumbezogenen Beschreibungen können entsprechend interpretiert werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug 10 einschließlich einer hinteren Aufhängung 12, einer vorderen Aufhängung 14 und einer Karosserie 16 veranschaulicht. Die hintere Aufhängung 12 weist eine sich quer erstreckende Hinterachsanordnung (nicht dargestellt) auf, die angepasst ist, um die Fahrzeughinterräder 18 funktionsfähig zu stützen. Die Hinterachsanordnung ist durch ein Paar von Stoßdämpfern 20 und ein Paar von Schraubenfedern 22 wirkmäßig mit der Karosserie 16 gekoppelt. In ähnlicher Weise schließt die vordere Aufhängung 14 eine quer verlaufende Vorderachsanordnung (nicht dargestellt) ein, die die Fahrzeugvorderräder 24 funktionsfähig stützt. Die Vorderachsanordnung ist durch ein zweites Paar von Stoßdämpfern 26 und ein Paar von Schraubenfedern 28 wirkmäßig mit der Karosserie 16 gekoppelt. Die Stoßdämpfer 20 und 26 dienen zur Dämpfung der Relativbewegung des ungefederten Abschnitts (d. h. jeweils der Vorder- und Hinterradaufhängung 14, 12) und des gefederten Abschnitts (d. h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftwagen mit Vorder- und Hinterachsanordnung dargestellt wurde, können die Stoßdämpfer 20 und 26 mit anderen Arten von Fahrzeugen oder Maschinen oder in anderen Arten von Anwendungen, wie Fahrzeugen, die unabhängige vordere und/oder unabhängige hintere Aufhängungssysteme einschließen, verwendet werden. Ferner soll sich der Begriff „Stoßdämpfer“, wie er hierin verwendet wird, auf Stoßdämpfer und Stoßdämpfersysteme im Allgemeinen beziehen und somit MacPherson-Federbeine einschließen. Es versteht sich auch, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung Stoßdämpfersysteme für eigenständige Stoßdämpfer 20 und Stoßdämpfer mit Spule 26 einschließen soll.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 ist der Stoßdämpfer 20 detaillierter dargestellt. Der Stoßdämpfer 20 umfasst ein Druckrohr 30, eine erste Kolbenanordnung 32 und eine Kolbenstange 34. Das Druckrohr 30 und die Kolbenstange 34 erstrecken sich koaxial entlang der Längsachse 35. Das Druckrohr 30 definiert einen inneren Hohlraum 42. Die erste Kolbenanordnung 32 ist in dem inneren Hohlraum 42 des Druckrohrs 30 gleitend angeordnet und teilt den inneren Hohlraum 42 in eine erste Arbeitskammer 44 und eine zweite Arbeitskammer 46. Zwischen der ersten Kolbenanordnung 32 und dem Druckrohr 30 ist eine Dichtung 48 angeordnet, die eine Gleitbewegung der ersten Kolbenanordnung 32 gegenüber dem Druckrohr 30 ohne Erzeugen übermäßiger Reibungskräfte sowie Abdichten der ersten Arbeitskammer 44 gegenüber der zweiten Arbeitskammer 46 ermöglicht.
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Die Kolbenstange 34 ist an der ersten Kolbenanordnung 32 befestigt und erstreckt sich durch die erste Arbeitskammer 44 und durch eine obere Endkappe 50, die ein erstes Ende 51 des Druckrohrs 30 verschließt. Ein Befestigungsende 53 der Kolbenstange 34 gegenüber der ersten Kolbenanordnung 32 ist mit der Karosserie 16 des Fahrzeugs 10 (d.°h. dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 10) verbunden. Das Druckrohr 30 ist mit einem Hydraulikfluid gefüllt und schließt ein Verbindungsstück 54 an einem zweiten Ende 55 des Druckrohrs 30, das mit dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung 12 und 14 verbunden ist, ein. Die erste Arbeitskammer 44 ist somit zwischen dem ersten Ende 51 des Druckrohrs 30 und der ersten Kolbenanordnung 32 positioniert und die zweite Arbeitskammer 46 ist zwischen dem zweiten Ende 55 des Druckrohrs 30 und der ersten Kolbenanordnung 32 positioniert. Federungsbewegungen des Fahrzeugs 10 verursachen Ausfahr-/Zug- oder Druckbewegungen der ersten Kolbenanordnung 32 in Bezug auf das Druckrohr 30. Das Ventil in der ersten Kolbenanordnung 32 steuert die Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der ersten Arbeitskammer 44 und der zweiten Arbeitskammer 46 während der Bewegung der ersten Kolbenanordnung 32 in dem Druckrohr 30.
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Wahlweise kann der Stoßdämpfer 20 einen Gasraum einschließen, der durch einen schwimmenden Kolben (nicht gezeigt) definiert ist, der in dem Druckrohr 30 positioniert ist, um Volumenänderungen innerhalb der ersten Arbeitskammer 44 als ein Ergebnis des Volumens der Kolbenstange 34 auszugleichen, die durch Bewegungen der Kolbenstange 34 bei Kompressions- und Zughüben des Stoßdämpfers 20 in die erste Arbeitskammer 44 ein- oder ausgefahren wird.
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Es versteht sich, dass der Stoßdämpfer 20 in einer umgekehrten Ausrichtung installiert werden kann, wobei das Befestigungsende 53 der Kolbenstange 34 mit dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung 12 und 14 verbunden ist und das Verbindungsstück 54 mit der Karosserie 16 (d.°h. dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 10) verbunden ist. Während 2 nur den Stoßdämpfer 20 zeigt, versteht es sich, dass sich der Stoßdämpfer 26 von dem Stoßdämpfer 20 nur in der Art und Weise unterscheidet, in der er angepasst ist, um mit den gefederten und ungefederten Abschnitten des Fahrzeugs 10 und den Montageort der Schraubenfeder 28 relativ zum Stoßdämpfer 26 verbunden zu werden.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 umfasst die erste Kolbenanordnung 32 einen Kolbenkörper 60, der an der Kolbenstange 34 befestigt ist, ein Druckstufenventil 62, ein Zugstufenventil 64 und ein oder mehrere Ablassventile 65. Der Stoßdämpfer 20 schließt auch eine hubabhängige Dämpferanordnung 66 ein, die an der Kolbenstange 34 montiert ist. Die Kolbenstange 34 schließt einen Bereich mit reduziertem Durchmesser 68 ein, der sich am Ende der Kolbenstange 34 befindet, die innerhalb des Druckrohrs 30 angeordnet ist, sodass der Bereich mit reduziertem Durchmesser 68 eine Schulter 70 bildet, die an der ersten Kolbenanordnung 32 anliegt. Der Kolbenkörper 60 befindet sich auf dem Bereich mit reduziertem Durchmesser 68, wobei das Druckstufenventil 62 in Längsrichtung zwischen dem Kolbenkörper 60 und der Schulter 70 angeordnet ist und wobei das Zugstufenventil 64 in Längsrichtung zwischen dem Kolbenkörper 60 und einem Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 angeordnet ist. Der Kolbenkörper 60 definiert einen oder mehrere Druckstufenströmungskanäle 74, einen oder mehrere Zugstufenströmungskanäle 76 und einen oder mehrere Ablassströmungskanäle 77. In dem veranschaulichten Beispiel erstrecken sich die Ablassströmungskanäle 77 in Längsrichtung durch den Kolbenkörper 60 an Positionen, die sich radial innerhalb der Druckstufenströmungskanäle 74 und der Zugstufenströmungskanäle 76 befinden. Das Druckstufenventil 62 arbeitet, um den Fluidstrom des Hydraulikfluids durch die Druckstufenströmungskanäle 74 in dem Kolbenkörper 60 zu steuern, das Zugstufenventil 64 arbeitet, um den Fluidstrom des Hydraulikfluids durch die Zugstufenströmungskanäle 76 in dem Kolbenkörper 60 zu steuern, und die Ablassventile 65 arbeiten, um den Fluidstrom des Hydraulikfluids durch die Ablassströmungskanäle 77 in dem Kolbenkörper 60 zu steuern. Daher steuern sowohl das Druckstufenventil 62 als auch das Zugstufenventil 64 und das Ablassventil 65 den Fluidstrom zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer 44, 46 und wirken somit zusammen, um eine erste Ventilanordnung 62, 64, 65 zu bilden.
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Das Druckstufenventil 62 umfasst eine Vielzahl von Druckstufenventilplatten 78 und eine erste Stützscheibe 80. Die Druckstufenventilplatten 78 sind angrenzend an den Kolbenkörper 60 angeordnet, um die Druckstufenströmungskanäle 74 zu schließen. Während eines Kompressionshubs des Stoßdämpfers 20 baut sich in der zweiten Arbeitskammer 46 ein Fluiddruck auf, bis der Fluiddruck, der über die Druckstufenströmungskanäle 74 auf die Druckstufenventilplatten 78 aufgebracht wird, die Last überwindet, die erforderlich ist, um die Vielzahl von Druckstufenventilplatten 78 auszulenken. Die Druckstufenventilplatten 78 lenken sich elastisch aus, um die Druckstufenströmungskanäle 74 zu öffnen und den Strom des Hydraulikfluids von der zweiten Arbeitskammer 46 zu der ersten Arbeitskammer 44 zu ermöglichen, wie durch den Pfeil 82 in 3 dargestellt. Die erste Stützscheibe 80 ist zwischen den Druckstufenventilplatten 78 und der Schulter 70 angeordnet, um die Auslenkung der Druckstufenventilplatten 78 zu begrenzen.
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Das Zugstufenventil 64 umfasst eine Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 und eine zweite Stützscheibe 88. Die Zugstufenventilplatten 86 sind angrenzend an den Kolbenkörper 60 angeordnet, um die Zugstufenströmungskanäle 76 zu schließen. Während eines Ausfahr- oder Zughubs des Stoßdämpfers 20 baut sich in der ersten Arbeitskammer 44 ein Fluiddruck auf, bis der auf die Zugstufenventilplatten 86 aufgebrachte Fluiddruck durch die Zugstufenströmungskanäle 76 die Last überwindet, die erforderlich ist, um die Zugstufenventilplatten 86 auszulenken. Die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 lenkt sich elastisch aus und öffnet dadurch die Zugstufenströmungskanäle 76, um das Strömen des Hydraulikfluids von der ersten Arbeitskammer 44 zu der zweiten Arbeitskammer 46 zu ermöglichen, wie durch den Pfeil 92 in 3 dargestellt. Die Stützscheibe 88 ist in Längsrichtung zwischen der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 und der Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 positioniert, um die Auslenkung der Zugstufenventilplatten 86 zu begrenzen. Die Stützscheibe 88 erstreckt sich ringförmig um den Bereich mit reduziertem Durchmesser 68 der Kolbenstange 34. Daher sind die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 zwischen der Stützscheibe 88 und dem Kolbenkörper 60 geklemmt, wenn die hubabhängige Dämpferanordnung 66 auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 geschraubt ist.
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Die gesamte hubabhängige Dämpferanordnung 66 verschiebt sich mit der ersten Kolbenanordnung 32 entlang der Längsachse 35 während der Zug-/Ausfahr- und Druckbewegungen der Kolbenstange 34, da die erste Kolbenanordnung 32 und die hubabhängige Dämpferanordnung 66 beide nach der Montage an der Kolbenstange 34 befestigt sind. Die hubabhängige Dämpferanordnung 66 weist einen kleineren Außendurchmesser auf als die erste Kolbenanordnung 32. Infolgedessen ist die hubabhängige Dämpferanordnung 66 radial nach innen beabstandet und dichtet nicht gegen das Druckrohr 30 ab.
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Die hubabhängige Dämpferanordnung 66 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen einem proximalen Ende 100 und einem distalen Ende 102. Dementsprechend liegt das distale Ende 102 dem proximalen Ende 100 gegenüber. Die hubabhängige Dämpferanordnung 66 schließt ein Dämpfergehäuse 104 ein, das einen Grundabschnitt 106 und einen Ausfahrabschnitt 108 aufweist. Der Grundabschnitt 106 des Dämpfergehäuses 104 erstreckt sich von dem Ausfahrabschnitt 108 radial nach innen und ist mit der Kolbenstange 34 am distalen Ende 102 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 gekoppelt. Optional kann das Dämpfergehäuse 104 eine Werkzeugschnittstelle 112 einschließen, um den Montagevorgang des Aufschraubens des Dämpfergehäuses 104 auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 zu erleichtern.
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Die hubabhängige Dämpferanordnung 66 schließt einen internen Hohlraum 114 ein, der innerhalb des Dämpfergehäuses 104 definiert ist. Das distale Ende 102 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 weist eine Stirnwand 118 auf, die relativ zum Dämpfergehäuse 104 fixiert ist. Mit anderen Worten bewegt sich die Stirnwand 118 nicht in Längsrichtung relativ zum Dämpfergehäuse 104, nachdem die hubabhängige Dämpferanordnung 66 montiert ist. Die Stirnwand 118 steht in direktem Kontakt mit dem Hydraulikfluid in der zweiten Arbeitskammer 46 und bildet einen Teil einer äußeren Begrenzung der hubabhängigen Dämpferanordnung 66. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, ist im dargestellten Beispiel die Stirnwand 118 Teil einer Endkappe 120, die mit dem Dämpfergehäuse 104 gekoppelt ist.
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Die Endkappe 120 kann auf eine Reihe verschiedener Arten mit dem Dämpfergehäuse 104 gekoppelt sein, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, durch eine Gewindeverbindung 121 oder Punktschweißen. In der Konfiguration, In der die Endkappe 120 mit dem Dämpfergehäuse 104 unter Verwendung einer Gewindeverbindung 121 gekoppelt ist, kann der Längsabstand zwischen der Stirnwand 118 und dem Basisabschnitt 106 des Dämpfergehäuses 104 durch Drehen der Endkappe 120 in Bezug auf das Dämpfergehäuse 104 eingestellt/abgestimmt (d. h. vergrößert oder verkleinert) werden, um einen gewünschten Längsabstand während der Montage einzustellen.
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Obwohl die Materialauswahl für die verschiedenen Komponenten der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 variieren kann, können das Dämpfergehäuse 104 und die Endkappe 120 aus einem Metall wie Stahl hergestellt sein. In der veranschaulichten Ausführungsform schließt die Endkappe 120 eine ringförmige Wand 122 ein, die den Ausfahrabschnitt 108 des Dämpfergehäuses 104 überlappt und sich radial einwärts davon befindet. Eine Dichtung 124 ist zwischen dem Ausfahrabschnitt 108 des Dämpfergehäuses 104 und der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 positioniert, um eine fluiddichte Passung zu erzeugen.
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Die hubabhängige Dämpferanordnung 66 schließt eine zweite oder interne Kolbenanordnung 130 ein, die innerhalb des Dämpfergehäuses 104 positioniert ist. Die zweite Kolbenanordnung 130 schließt einen Kolben 110 ein, der innerhalb des inneren Hohlraums 114 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 positioniert ist. Der Kolben 110 der inneren Kolbenanordnung 130 gleitet in Längsrichtung entlang einer Innenfläche 132 des Ausfahrabschnitts 108 des Dämpfergehäuses 104. Eine proximale Kammer 134 ist in dem inneren Hohlraum 114 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 in Längsrichtung zwischen der zweiten Kolbenanordnung 130 und dem proximalen Ende 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 definiert. Eine Zwischenkammer 136 ist auch in dem inneren Hohlraum 114 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 in Längsrichtung zwischen der zweiten Kolbenbaugruppe 130 und einem Kolbenhalter 137 definiert, der sich in Längsrichtung zwischen dem Kolben 110 der inneren Anordnung 130 und der Endkappe 120 erstreckt.
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Die Kolbenstange 34 schließt einen Stangenkanal 138 ein, der sich zwischen der ersten Arbeitskammer 44 und der proximalen Kammer 134 erstreckt. Infolgedessen kann Hydraulikfluid durch die Kolbenstange 34 zwischen der ersten Arbeitskammer 44 des Stoßdämpfers 20 und der proximalen Kammer 134 in der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 entlang des Strömungswegs 139 strömen. Die zweite Kolbenanordnung 130 schließt ein zweites Druckstufenventil 140 und ein zweites Zugstufenventil 142 ein, die zusammen eine zweite Ventilanordnung 140, 142 bilden, die den Fluidstrom zwischen der proximalen und der Zwischenkammer 134, 136 steuert.
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Der Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 weist einen oder mehrere Druckstufenkanäle 144 und einen oder mehrere Zugstufenkanäle 146 auf. Das zweite Druckstufenventil 140 schließt einen Druckstufenscheibenstapel 148 ein, der am Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 montiert ist und in Längsrichtung zwischen dem Kolben 110 und dem proximalen Ende 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 positioniert ist. Der Strom durch die Druckstufenkanäle 144 im Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 wird durch Auslenkung des Druckstufenscheibenstapels 148 gesteuert. Das zweite Zugstufenventil 142 schließt einen Zugstufenscheibenstapel 150 ein, der am Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 montiert ist und in Längsrichtung zwischen dem Kolben 110 und dem Kolbenhalter 137 positioniert ist. Der Strom durch die Zugstufenkanäle 146 im Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 wird durch Auslenkung des Druckstufenscheibenstapels 150 gesteuert. Der Druckstufenscheibenstapel 148 und der Zugstufenscheibenstapel 150 sind mit einem Niet 151 am Kolben 110 befestigt.
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Der Kolben 110 der zweiten Kolbenanordnung 130 schließt einen Schaft 152 ein, der sich in Längsrichtung zum proximalen Ende 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 und ringförmig um den Druckstufenscheibenstapel 148 erstreckt. Am proximalen Ende 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 schließt das Dämpfergehäuse 104 einen von mehreren Ablassanschlüssen 154 ein. Die Ablassanschlüsse 154 sind zur zweiten Arbeitskammer 46 geöffnet. Eine Lochscheibe 156 mit mindestens einer Kerbe 158 ist in Längsrichtung zwischen dem Basisabschnitt 106 des Dämpfergehäuses 104 und dem Schaft 152 positioniert und der Schaft 152 schließt eine äußere Abschrägung 160 ein, sodass ein Ablassströmungsweg 162 über die Kerbe 158 in der Lochscheibe 156 und die äußere Abschrägung 160 im Schaft 152 erzeugt wird, der es einer begrenzten Menge an Hydraulikfluid ermöglicht, direkt zwischen der zweiten Arbeitskammer 46 und der proximalen Kammer 134 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 zu fließen.
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Der Kolbenhalter 137 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 schließt einen ringförmigen Ringabschnitt 166, der an einer Innenfläche 132 des Ausfahrabschnitts 108 des Dämpfergehäuses 104 anliegt, und einen Flanschabschnitt 168, der sich von dem Flanschabschnitt 168 radial nach innen erstreckt, ein. Der ringförmige Ringabschnitt 166 ist in Kontakt mit der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 und dem Schaft 152 des Kolbens 110 angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung zwischen diesen, sodass die zweite Kolbenanordnung 130 zwischen den Kolbenhalter 137 und die Lochscheibe 156 geklemmt ist. Infolgedessen hält der Kolbenhalter 137 die zweite Kolbenanordnung 130 an Ort und Stelle und verhindert, dass sich die zweite Kolbenanordnung 130 in Längsrichtung in Bezug auf das Dämpfergehäuse 104 bewegt.
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Der Kolbenhalter 137 schließt eine erste Durchgangsbohrung 172 ein, die sich vollständig durch den Flanschabschnitt 168 des Kolbenhalters 137 erstreckt. Die erste Durchgangsbohrung 172 im Kolbenhalter 137 ist zur Zwischenkammer 136 offen und steht mit dieser in Fluidverbindung. Die Stirnwand 118 der Endkappe 120 schließt eine zweite Durchgangsbohrung 174 auf. Die zweite Durchgangsbohrung 174 erstreckt sich vollständig durch die Stirnwand 118 der Endkappe 120. Die zweite Durchgangsbohrung 174 ist zur zweiten Arbeitskammer 46 offen und steht mit dieser in Fluidverbindung. In dem veranschaulichten Beispiel sind die erste und die zweite Durchgangsbohrung 172, 174 zylindrisch geformt; andere Formen werden jedoch als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung liegend betrachtet.
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Die Endkappe 120 und der Kolbenhalter 137 wirken zusammen, um eine Scheibenkammer 176 innerhalb der hubabhängigen Dämpferanordnung 66 zu definieren. Der Kolbenhalter 137 schließt eine proximale Kammeroberfläche 178 ein und die Endkappe 120 schließt eine distale Kammeroberfläche 180 gegenüber der proximalen Kammeroberfläche 178 des Kolbenhalters 137 ein. Die Scheibenkammer 176 wird durch die proximale Kammeroberfläche 178 des Kolbenhalters 137, die distale Kammeroberfläche 180 der Endkappe 120 und einen Abschnitt der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 begrenzt. Die proximale Kammeroberfläche 178 des Kolbenhalters 137 schließt einen proximalen verjüngten Hohlraum 182 in Form einer Vertiefung ein, die eine konkave schalenartige Form aufweist und sich in Längsrichtung zur ersten Durchgangsbohrung 172 im Flanschabschnitt 168 des Kolbenhalters 137 hin allmählich verengt. Die distale Kammeroberfläche 180 der Endkappe 120 schließt einen distalen verjüngten Hohlraum 184 in Form einer Vertiefung ein, die eine konkave schalenartige Form aufweist und sich in Längsrichtung zur zweiten Durchgangsbohrung 174 in der Stirnwand 118 der Endkappe 120 hin allmählich verengt. Die proximale Kammeroberfläche 178 des Kolbenhalters 137 schließt einen proximalen Scheibensitz 186 ein, der sich radial zwischen dem proximalen verjüngten Hohlraum 182 und der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 erstreckt. Die distale Kammeroberfläche 180 der Endkappe 120 schließt einen distalen Scheibensitz 188 ein, der sich radial zwischen dem distalen verjüngten Hohlraum 184 und der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 erstreckt. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, verleihen in dem in den 3 und 5 bis 7 veranschaulichten Beispiel die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182, 184 der Scheibenkammer 176 eine eierartige Form.
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Eine flexible schwimmende Scheibe 190 wird verschiebbar in der Scheibenkammer 176 aufgenommen. Die flexible schwimmende Scheibe 190 kann sich innerhalb der Scheibenkammer 176 entlang der Längsachse 35 zwischen einer ersten Position ( 5), in der die flexible schwimmende Scheibe 190 in Kontakt mit dem proximalen Scheibensitz 186 ist, und einer zweiten Position (6), in der die flexible schwimmende Scheibe 190 in Kontakt mit dem distalen Scheibensitz 188 ist, bewegen (d. h. schwimmen oder gleiten). Die flexible schwimmende Scheibe 190 ist nicht vorgespannt und schwimmt frei in der Scheibenkammer 176, was bedeutet, dass keine Vorspannelemente vorhanden sind, die eine Vorspannkraft auf die flexible schwimmende Scheibe 190 ausüben. Der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 fehlen Fluiddurchgänge, sodass die flexible schwimmende Scheibe 190 die Scheibenkammer 176 in einen proximalen Abschnitt 192 und einen distalen Abschnitt 194 unterteilt. Es versteht sich jedoch, dass die flexible schwimmende Scheibe 190 gegen die ringförmige Wand 122 der Endkappe 120 abdichten kann oder nicht. In Ausführungsformen, in denen die flexible schwimmende Scheibe 190 im Durchmesser kleiner als ein Innendurchmesser der ringförmigen Wand 122 der Endkappe 120 ist, kann Fluid frei um die Außenseite der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 strömen, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in einer Zwischenposition (3) zwischen der ersten Position (5) und der zweiten Position (6) befindet.
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Die flexible schwimmende Scheibe 190 ist aus einem elastischen Material hergestellt (d. h. einem Material, das beim Biegen elastisch verformt wird, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird). Die flexible schwimmende Scheibe 190 ist angepasst, um sich in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 im Kolbenhalter 137 zu biegen (d. h. zu biegen oder abzulenken), nachdem sie mit der proximalen Kammeroberfläche 178 in Kontakt gekommen ist, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in der ersten Position befindet. In ähnlicher Weise ist die flexible schwimmende Scheibe 190 angepasst, sich in den distalen verjüngten Hohlraum 184 zu biegen (d. h. zu biegen oder abzulenken), nachdem sie mit der distalen Kammeroberfläche 180 in Kontakt gekommen ist, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in der zweiten Position befindet. Die Druckdifferenz über die flexible schwimmende Scheibe 190 (d. h. die Druckdifferenz zwischen dem Fluid im proximalen und distalen Abschnitt 192, 194 der Scheibenkammer 176) bewirkt, dass sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in die ersten und zweiten Positionen bewegt und sich schließlich in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 oder den distalen verjüngten Hohlraum 184 biegt. 7 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem sich die flexible schwimmende Scheibe 190 während eines langen Zugstufenhubs des Stoßdämpfers 20 vollständig in den distalen verjüngten Hohlraum 184 in der Endkappe 120 gebogen hat. Es sollte beachtet werden, dass während langer Druckstufenhübe des Stoßdämpfers 20 das Gegenteil auftritt (d. h. die flexible schwimmende Scheibe 190 biegt sich vollständig in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 des Kolbenhalters 137).
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Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, weist in der veranschaulichten Ausführungsform das elastische Material, das die flexible schwimmende Scheibe 190 bildet, eine Steifigkeit auf, die es der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 ermöglicht, die Form der proximalen und distalen Kammeroberflächen 178, 180 anzunehmen, wenn die Druckdifferenz zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt 192, 194 der Scheibenkammer 176 einen vorbestimmten Druckwert im Bereich von 15 bis 45 bar überschreitet. Da die flexible schwimmende Scheibe 190 die Form der proximalen und distalen Kammeroberflächen 178, 180 schätzen kann, wird sie vollständig von einer der proximalen und distalen Kammeroberflächen 178, 180 gestützt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem proximalen und distalen Abschnitt 192, 194 der Scheibenkammer 176 hoch ist. Dies erhöht die Haltbarkeit der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 durch Reduzieren der inneren Belastungen des elastischen Materials, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 bei hohen Druckdifferenzen vollständig in die proximale Kammeroberfläche 178 oder die distale Kammeroberfläche 180 gebogen wird. Das elastische Material der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 kann aus einer großen Vielfalt verschiedener Materialien ausgewählt werden. In einem Beispiel kann die flexible schwimmende Scheibe 190 ein Polyurethanmaterial sein, das von der Trelleborg Group unter der Handelsbezeichnung Zurcon® Z25 erhältlich ist und eine Härte von 95 (Shore A) und einen Elastizitätsmodul von 2.030 Pfund pro Quadratzoll (psi) aufweist.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist die flexible schwimmende Scheibe 190 zylindrisch und weist ein rechteckiges Profil, eine Dicke 196 im Bereich von 2 bis 8 Millimetern (mm) und einen Durchmesser 198 von ungefähr 28 Millimetern (mm) auf. Jeder der proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182, 184 weist eine Tiefe 200 von 9 Millimetern (mm) auf und die proximalen und distalen Scheibensitze 186, 188 sind in Längsrichtung durch einen Spalt 201 im Bereich von 6 bis 10 Millimetern (mm) beabstandet. In der Ausführungsform, in der die Endkappe 120 in das Dämpfergehäuse 104 geschraubt wird, ist der Spalt 201 durch Drehen der Endkappe 120 in Bezug auf das Dämpfergehäuse 104 einstellbar. Abhängig von dem Spalt 201 und der Dicke 196 der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 liegt die gesamte Bewegungsentfernung der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 zwischen der ersten und der zweiten Position im Bereich von 1 bis 5 Millimetern (mm). In der veranschaulichten Ausführungsform weisen die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182, 184 komplementäre, spiegelbildliche Formen auf; es versteht sich jedoch, dass andere Konfigurationen möglich sind, wobei die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182, 184 unterschiedliche Formen und/oder Abmessungen aufweisen.
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Der Stoßdämpfer 20 arbeitet als mehrstufiger hydraulischer Dämpfer, der eine je nach Hublänge variierende Dämpfung bereitstellt. Für kleine Hübe ist eine weiche Dämpfung und für große Hübe eine feste Dämpfung vorgesehen. Wenn der Stoßdämpfer 20 einen kleinen Hub ausführt, bleibt die flexible schwimmende Scheibe 190 in einer Zwischenposition (3), in der die flexible schwimmende Scheibe 190 in Längsrichtung vom proximalen und distalen Scheibensitz 186, 188 beabstandet ist. Hydraulikfluid kann durch die erste Durchgangsbohrung 172 im Kolbenhalter 137 in den proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176 hinein und aus diesem heraus strömen und Hydraulikfluid kann durch die zweite Durchgangsbohrung 174 in der Endkappe 120 in den distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176 hinein und aus diesem heraus strömen. Der Strom von Hydraulikfluid in die proximalen und distalen Abschnitte 192, 194 der Scheibenkammer 176 und aus diesen heraus verursacht kleine Längsbewegungen in der flexiblen schwimmenden Scheibe 190, was zu einem Fluidstrom durch die zweite Ventilanordnung 140, 142 entlang der Strömungswege 202, 204 führt, je nachdem, ob der Stoßdämpfer 20 in Druckstufe oder in Zugstufe befindet. Das Hydraulikfluid strömt auch durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 während kleiner Hübe entlang der Strömungswege 82, 92, je nachdem, ob der Stoßdämpfer 20 sich in Druckstufe oder Zugstufe befindet. Die beiden separaten Fluidströme durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 und die zweite Ventilanordnung 140, 142 sorgen für eine weiche Dämpfung. Mit anderen Worten arbeiten die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 und die zweite Ventilanordnung 140, 142 während kleiner Hübe parallel zueinander. Wenn der Stoßdämpfer 20 einen großen Hub durchläuft, wird der Strom von Hydraulikfluid durch die zweite Ventilanordnung 140, 142 progressiv reduziert, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 mit dem proximalen Scheibensitz 186 oder dem distalen Scheibensitz 188 in Kontakt kommt und beginnt, sich in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 oder den distalen verjüngten Hohlraum 184 zu biegen. Mit anderen Worten, wenn die Längsbewegung der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 verlangsamt wird, wird der Fluidstrom durch die zweite Ventilanordnung 140, 142 reduziert, was zu einer festen Dämpfung bei großen Hüben führt.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 5 wird während eines Druckstufenhubs Hydraulikfluid in der zweiten Arbeitskammer 46 durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 in die erste Arbeitskammer 44 gedrückt, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Druckstufenventilplatten 78 abzulenken, wodurch der Druckstufenströmungskanal 74 im Kolbenkörper 60 geöffnet wird (Pfeil 82). Hydraulikfluid in der zweiten Arbeitskammer 46 strömt auch durch die zweite Durchgangsbohrung 174 in der Endkappe 120 und in den distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176. Das Hydraulikfluid im distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176 drückt die flexible schwimmende Scheibe 190 in Richtung des proximalen Endes 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66. Dadurch wird das Hydraulikfluid im proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176 gezwungen, durch die erste Durchgangsbohrung 172 im Kolbenhalter 137 in die Zwischenkammer 136 zu strömen, durch die Druckstufenkanäle 144 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 und in die proximale Kammer 134, wo das Fluid dann durch den Stangenkanal 138 und heraus in die erste Arbeitskammer 44 fließt (Pfeile 139, 202). Die Menge des Fluidstroms wird durch die Größe des in der zweiten Arbeitskammer 46 aufgebauten Drucks und die Größe der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 172, 174 bestimmt. Bei kleinen Bewegungen strömt Fluid sowohl durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 als auch durch die zweite Ventilanordnung 140, 142. Wie in 5 gezeigt, wird jedoch, wenn die Länge des Druckstufenhubs zunimmt, die flexible schwimmende Scheibe 190 den proximalen Scheibensitz 186 berühren, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 die erste Position erreicht. Wenn dies geschieht, dichtet die flexible schwimmende Scheibe 190 gegen die proximale Kammeroberfläche 178 ab und beginnt sich in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 im Kolbenhalter 137 zu biegen. Dies verringert allmählich den Fluidstrom durch die erste Durchgangsbohrung 172 und somit den Fluidstrom durch die Druckstufenkanäle 144 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142, um einen sanften Übergang von anfänglich weicher Dämpfung zu fester Dämpfung bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 6 wird während eines Zugstufenhubs Hydraulikfluid in der ersten Arbeitskammer 44 durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 in die zweite Arbeitskammer 46 gedrückt, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Zugstufenventilplatten 86 abzulenken, wodurch der Zugstufenströmungskanal 76 im Kolbenkörper 60 geöffnet wird (Pfeil 92). Hydraulikfluid in der ersten Arbeitskammer 44 strömt durch den Stangenkanal 138 und in die proximale Kammer 134 (Pfeil 139). Wenn sich Druck aufbaut, strömt das Hydraulikfluid in der proximalen Kammer 134 durch die Zugstufenkanäle 146 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 in die Zwischenkammer 136 und dann über die erste Durchgangsbohrung 172 im Kolbenhalter 137 in den proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176. Das Hydraulikfluid im proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176 drückt die flexible schwimmende Scheibe 190 in Richtung des distalen Endes 102 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66. Dadurch wird das Hydraulikfluid im distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176 gezwungen, durch die zweite Durchgangsbohrung 174 in der Endkappe 120 hinaus in die zweite Arbeitskammer 46 zu strömen (Pfeil 208). Die Menge des Fluidstroms wird durch die Größe des in der ersten Arbeitskammer 44 aufgebauten Drucks und die Größe der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 172, 174 bestimmt. Bei kleinen Bewegungen strömt somit Fluid sowohl durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 als auch durch die zweite Ventilanordnung 140, 142. Wie in 6 gezeigt, wird jedoch, wenn die Länge des Zugstufenhubs zunimmt, die flexible schwimmende Scheibe 190 den distalen Scheibensitz 188 berühren, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 die erste Position erreicht. Wenn dies geschieht, dichtet die flexible schwimmende Scheibe 190 gegen die distale Kammeroberfläche 180 ab und beginnt sich in den distalen verjüngten Hohlraum 184 in der Endkappe 120 zu biegen. Dies verringert allmählich den Fluidstrom durch die erste Durchgangsbohrung 172 und somit den Fluidstrom durch die Zugstufenkanäle 146 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142, um einen sanften Übergang von anfänglich weicher Dämpfung zu fester Dämpfung bereitzustellen.
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Somit stellt der Stoßdämpfer 20 eine weiche Dämpfungseinstellung für kleine Hübe und eine feste Dämpfungseinstellung für größere Hübe bereit. Wie vorstehend erläutert, wirken die Multikraftdämpfungseigenschaften sowohl bei Druckstufen als auch Zugstufen oder beim Ausfahren. Außerdem hängt die Multikraftdämpfung von der Hublänge ab, nicht von der Position der ersten Kolbenanordnung 32. Unter Bezugnahme auf 7 führt die flexible schwimmende Scheibe 190 allmählich Energie ab, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 nach Erreichen der ersten Position in den proximalen verjüngten Hohlraum 182 biegt und wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 nach Erreichen der zweiten Position in den distalen verjüngten Hohlraum 184 biegt (7). Das Biegen der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 sorgt für einen sanften Übergang zwischen weicher und fester Dämpfung, um unerwünschte Schaltgeräusche zu vermeiden. Obwohl der Stoßdämpfer 20 als Einrohrstoßdämpfer dargestellt wurde, liegt es innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, die hubabhängige Dämpferanordnung 66, falls gewünscht, in einen Zweirohrstoßdämpfer einzubauen.
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In den 4 und 8 bis 10 ist eine alternative hubabhängige Dämpferanordnung 66' veranschaulicht. Die hubabhängige Dämpferanordnung 66', die in den 4 und 8 bis 10 veranschaulicht wird, ist die gleiche wie die hubabhängige Dämpferanordnung 66, die in den 3 und 5 bis 7 veranschaulicht wird, ausgenommen wie nachstehend erwähnt. Gemäß dieser Ausführungsform schließt die hubabhängige Dämpferanordnung 66' eine Scheibenkammer 176' ein, die eine andere Form aufweist. Die Scheibenkammer 176' schließt proximale und distale Kammeroberflächen 178', 180' mit proximalen bzw. distalen verjüngten Hohlräumen 182' bzw. 184' ein. Die proximale Kammeroberfläche 178' wird durch den Kolbenhalter 137' definiert, und die distale Kammeroberfläche 180' wird durch die Endkappe 120' definiert. Die proximale Kammeroberfläche 178' und die distale Kammeroberfläche 180' weisen jeweils eine konische, trichterartige Form auf. Obwohl eine große Vielfalt unterschiedlicher Geometrien möglich ist, neigen sich in der veranschaulichten Ausführungsform die proximale und die distale Kammeroberfläche 178', 180' in einem Winkel 210 radial nach innen, der im Bereich von 47,5 bis 62,5 Grad in Bezug auf die Längsachse 35 liegt. Dies verleiht dem V-förmigen Profil der proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182', 184' eine Winkelspanne 212, die von 95 bis 125 Grad reicht.
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Die proximale Kammeroberfläche 178' schließt eine erste Vielzahl von Löchern 214 ein, die sich durch den Kolbenhalter 137' erstrecken, um mit der Zwischenkammer 136 in Kommunikation zu stehen. Die erste Vielzahl von Löchern 214 ist an einer Vielzahl von verschiedenen Längspositionen 216 entlang der proximalen Kammeroberfläche 178' in Bezug auf den proximalen Scheibensitz 186 angeordnet, sodass die flexible schwimmende Scheibe 190 die Löcher 214 in der ersten Vielzahl von Löchern 214 sequenziell verschließt, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in den proximalen verjüngten Hohlraum 182' biegt, nachdem sie mit dem proximalen Scheibensitz 186 in der ersten Position in Kontakt gekommen ist (8). In ähnlicher Weise schließt die distale Kammeroberfläche 180' eine zweite Vielzahl von Löchern 218 ein, die sich durch die Endkappe 120' erstrecken, um mit der zweiten Arbeitskammer 46 in Kommunikation zu stehen. Die zweite Vielzahl von Löchern 218 ist an einer Vielzahl von verschiedenen Längspositionen 220 in Bezug auf den distalen Scheibensitz 188 angeordnet, sodass die flexible schwimmende Scheibe 190 die Löcher 218 in der zweiten Vielzahl von Löchern 218 sequenziell verschließt, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in den distalen verjüngten Hohlraum 184' biegt, nachdem sie mit dem distalen Scheibensitz 188 in der zweiten Position in Kontakt gekommen ist (9). Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, sind in der veranschaulichten Ausführungsform die erste Vielzahl von Löchern 214 in einem spiralförmigen (d. h. spiralförmigen) Muster auf der proximalen Kammeroberfläche 178' und die zweite Vielzahl von Löchern 218 in einem spiralförmigen (d. h. wendelförmigen) Muster auf der distalen Kammeroberfläche 180' angeordnet.
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Die Anzahl und Größe der Löcher 214, 218 in der ersten Vielzahl von Löchern 214 und der zweiten Vielzahl von Löchern 218 kann je nach Anwendung variieren. In dem veranschaulichten Beispiel weist jedes Loch 214, 218 in der ersten Vielzahl von Löchern 214 und der zweiten Vielzahl von Löchern 218 einen Lochdurchmesser 222 von 3,4 Millimetern (mm) auf. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die erste Vielzahl von Löchern 214 so konfiguriert, dass sie eine kombinierte Querschnittsfläche aufweist, die gleich einer Querschnittsfläche des Stangenkanals 138 ist. Gleiches gilt für die zweite Vielzahl von Löchern 218, die eine kombinierte Querschnittsfläche aufweist, die gleich einer Querschnittsfläche des Stangenkanals 138 ist. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom des Fluids, das durch die erste Vielzahl von Löchern 214 und die zweite Vielzahl von Löchern 218 strömt, gleich dem Volumenstrom des Fluids sein kann, das durch den Stangenkanal 138 strömt.
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Unter Bezugnahme auf die 4 und 8 wird während eines Druckstufenhubs Hydraulikfluid in der zweiten Arbeitskammer 46 durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 in die erste Arbeitskammer 44 gedrückt, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Druckstufenventilplatten 78 abzulenken, wodurch der Druckstufenströmungskanal 74 im Kolbenkörper 60 geöffnet wird (Pfeil 82). Hydraulikfluid in der zweiten Arbeitskammer 46 strömt auch durch die zweite Durchgangsbohrung 174 und die zweite Vielzahl von Löchern 218 in der Endkappe 120' und in den distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176'. Das Hydraulikfluid im distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176' drückt den flexiblen schwimmende Kolben 190 in Richtung des proximalen Endes 100 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66'. Dadurch wird das Hydraulikfluid im proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176' gezwungen, durch die erste Durchgangsbohrung 172 und die erste Vielzahl von Löchern 214 im Kolbenhalter 137' in die Zwischenkammer 136 zu strömen, durch die Druckstufenkanäle 144 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 und in die proximale Kammer 134, wo das Fluid dann durch den Stangenkanal 138 und heraus in die erste Arbeitskammer 44 fließt (Pfeile 139, 202). Die Menge des Fluidstroms wird durch die Größe des in der zweiten Arbeitskammer 46 aufgebauten Drucks und die Größe der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 172, 174 sowie die Größe der ersten und zweiten Vielzahlen von Löchern 214, 218 bestimmt. Bei kleinen Bewegungen strömt Fluid sowohl durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 als auch durch die zweite Ventilanordnung 140, 142. Wie in 8 gezeigt, wird jedoch, wenn die Länge des Druckstufenhubs zunimmt, die flexible schwimmende Scheibe 190 den proximalen Scheibensitz 186 berühren, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 die erste Position erreicht. Wenn dies geschieht, dichtet die flexible schwimmende Scheibe 190 gegen die proximale Kammeroberfläche 178' ab und beginnt sich in den proximalen verjüngten Hohlraum 182' im Kolbenhalter 137' zu biegen. Dies verschließt allmählich und nacheinander die Löcher 214 in der ersten Vielzahl von Löchern 214 und verringert somit den Fluidstrom in die Zwischenkammer 136 und durch die Druckstufenkanäle 144 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 heraus, um einen sanften Übergang von anfänglich weicher Dämpfung zu fester Dämpfung bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme auf die 4 und 9 wird während eines Zugstufenhubs Hydraulikfluid in der ersten Arbeitskammer 44 durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 in die zweite Arbeitskammer 46 gedrückt, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Zugstufenventilplatten 86 abzulenken, wodurch der Zugstufenströmungskanal 76 im Kolbenkörper 60 geöffnet wird (Pfeil 92). Hydraulikfluid in der ersten Arbeitskammer 44 strömt durch den Stangenkanal 138 und in die proximale Kammer 134 (Pfeil 139). Wenn sich Druck aufbaut, strömt das Hydraulikfluid in der proximalen Kammer 134 durch die Zugstufenkanäle 146 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 in die Zwischenkammer 136 und dann über die erste Durchgangsbohrung 172 und die erste Vielzahl von Löchern 214 im Kolbenhalter 137' in den proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176'. Das Hydraulikfluid im proximalen Abschnitt 192 der Scheibenkammer 176' drückt die flexible schwimmende Scheibe 190 in Richtung des distalen Endes 102 der hubabhängigen Dämpferanordnung 66'. Dadurch wird das Hydraulikfluid im distalen Abschnitt 194 der Scheibenkammer 176' gezwungen, durch die zweite Durchgangsbohrung 174 und die zweite Vielzahl von Löchern 218 in der Endkappe 120' und hinaus in die zweite Arbeitskammer 46 zu strömen (Pfeil 208). Die Menge des Fluidstroms wird durch die Größe des in der ersten Arbeitskammer 44 aufgebauten Drucks und die Größe der ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 172, 174 sowie die ersten und zweiten Vielzahlen von Löchern 214, 218 bestimmt. Bei kleinen Bewegungen strömt somit Fluid sowohl durch die erste Ventilanordnung 62, 64, 65 als auch durch die zweite Ventilanordnung 140, 142. Wie in 9 gezeigt, wird jedoch, wenn die Länge des Zugstufenhubs zunimmt, die flexible schwimmende Scheibe 190 den distalen Scheibensitz 188 berühren, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 die zweite Position erreicht. Wenn dies geschieht, dichtet die flexible schwimmende Scheibe 190 gegen die distale Kammeroberfläche 180' ab und beginnt sich in den distalen verjüngten Hohlraum 184' in der Endkappe 120' zu biegen. Dies verschließt allmählich und nacheinander die Löcher 218 in der zweiten Vielzahl von Löchern 218 und verringert somit den Fluidstrom aus der Scheibenkammer 176', was zu einem geringeren Fluidstrom durch die Zugstufenkanäle 146 in der zweiten Ventilanordnung 140, 142 führt, um einen sanften Übergang von anfänglich weicher Dämpfung zu fester Dämpfung bereitzustellen.
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Der flexible schwimmende Kolben 190 führt allmählich Energie ab, wenn sich der flexible schwimmende Kolben 190 nach Erreichen der ersten Position in den proximalen verjüngten Hohlraum 182' biegt, und führt Energie ab, wenn sich der flexible schwimmende Kolben 190 nach Erreichen der zweiten Position in den distalen verjüngten Hohlraum 184' biegt (10). Das Biegen des flexiblen schwimmenden Kolbens 190 sorgt für einen sanften Übergang zwischen weicher und fester Dämpfung, um unerwünschte Schaltgeräusche zu vermeiden. Wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 der ersten und der zweiten Position nähert, wird die Geschwindigkeit der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 hydraulisch gesteuert, sodass sie allmählich verringert wird, wenn die flexible schwimmende Scheibe 190 beginnt, die erste Vielzahl von Löchern 214 oder die zweite Vielzahl von Löchern 218 sequenziell zu verschließen, wodurch der Fluidstrom in die oder aus der Scheibenkammer 176' einschränkt wird und einen weichen, hydraulischen Anschlag für die flexible schwimmende Scheibe 190 erzeugt. Dadurch werden Druckwellen innerhalb des Stoßdämpfers 20 reduziert, die sonst bei Verwendung eines starren schwimmenden Kolbens und/oder einer rechteckigen Kammer (siehe 13 bis 15) entstehen würden. Die Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsentwicklung wird daher verbessert, da solche Druckwellen die Kolbenstange 34 vibrieren lassen und unerwünschte Geräusche verursachen. Da außerdem die erste und die zweite Vielzahl von Löchern 214, 218 Energie abführen und die Längsbewegung der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 verlangsamen, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 der ersten und der zweiten Position nähert, ist weniger Platz im Inneren der Scheibenkammer 176' erforderlich, damit die flexible schwimmende Scheibe 190 gebogen/abgelenkt werden kann. Infolgedessen können die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182', 184' flacher gemacht werden, wodurch die Gesamtlänge der hubabhängigen Dämpferanordnung 66' verringert wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Länge der inneren Stoßdämpferkomponenten, wie der hubabhängigen Dämpferanordnung 66', die Bewegungsentfernung des Stoßdämpfers 20 begrenzt (d. h. wie weit die die Kolbenstange 34 bei Druckstufen- und Zugstufenhüben maximal in das Druckrohr 30 hinein- und aus diesem herausfahren kann). Mit anderen Worten kann der Leerweg (d. h. die Länge zwischen der inneren Kolbenanordnung 130 und dem zweiten Ende 55 des Druckrohrs 30) in dieser Ausführungsform minimiert werden, indem die proximalen und distalen verjüngten Hohlräume 182', 184' flacher gestaltet werden, ohne dass eine damit verbundene Verringerung der Geräuschreduzierungsleistung auftritt. Durch die Verkürzung der Gesamtlänge der hubabhängigen Dämpferanordnung 66' kann bei einem Stoßdämpfer 20 für jede beliebige Stoßdämpferlänge die Bewegungslänge vergrößert werden.
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11 ist ein Diagramm, das die Fluidströmungsrate Q durch die in den 3 und 4 gezeigten beispielhaften hubabhängigen Dämpferanordnungen 66, 66' im Vergleich zur Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 veranschaulicht; Entlang der y-Achse (d. h. der vertikalen Achse) ist die Fluidströmungsrate Q in die Scheibenkammer 176, 176' und aus dieser heraus grafisch dargestellt und entlang der x-Achse (d. h. der horizontalen Achse) ist die Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 grafisch dargestellt. Das Diagramm veranschaulicht das Strömungsprofil, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 während eines Zugstufenhubs des Stoßdämpfers 20 von der ersten Position zum zweiten Abschnitt bewegt. Dementsprechend ist die Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 gleich Null, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 an der ersten Position befindet. Die gestrichelte Linie POC veranschaulicht den Berührungspunkt, an dem die flexible schwimmende Scheibe 190 den distalen Scheibensitz 188 berührt (d. h. die zweite Position). Wie in dem Diagramm zu sehen ist, bleibt die Fluidströmungsrate Q im Wesentlichen konstant, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Nach dem Berührungspunkt POC nimmt dann die Fluidströmungsrate Q allmählich ab, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 in den distalen verjüngten Hohlraum 184, 184' biegt.
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12 ist ein Diagramm, das eine Druckdifferenz dP über die in den 3 und 4 gezeigte flexible schwimmende Scheibe 190 im Vergleich zur Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 veranschaulicht. Entlang der y-Achse (d. h. der vertikalen Achse) ist die Druckdifferenz dP zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt 190, 192 der Scheibenkammer 176, 176' grafisch dargestellt und entlang der x-Achse (d. h. der horizontalen Achse) ist die Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 grafisch dargestellt. Das Diagramm veranschaulicht das Druckprofil, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 während eines Zugstufenhubs des Stoßdämpfers 20 von der ersten Position zum zweiten Abschnitt bewegt. Dementsprechend ist die Position X der flexiblen schwimmenden Scheibe 190 gleich Null, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 an der ersten Position befindet. Die gestrichelte Linie POC veranschaulicht den Berührungspunkt, an dem die flexible schwimmende Scheibe 190 den distalen Scheibensitz 188 berührt (d. h. die zweite Position). Wie in dem Diagramm zu sehen ist, bleibt die Druckdifferenz dP im Wesentlichen konstant, wenn sich die flexible schwimmende Scheibe 190 von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Nach dem Berührungspunkt POC steigt die Druckdifferenz dP allmählich an, was bewirkt, dass die flexible schwimmende Scheibe 190 progressiv weiter in den distalen verjüngten Hohlraum 184, 184' gebogen wird.
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Bezugnehmend auf die 13 bis 15 wird eine andere hubabhängige Dämpferanordnung 400 veranschaulicht. Die hubabhängige Dämpferanordnung 400 schließt eine Kolbenkammer 402 mit proximalen und distalen planaren Wänden 404, 406 ein, die der Kolbenkammer 402 ein rechteckig geformtes Profil verleihen. Ein schwimmender Kolben 408 ist verschiebbar in der Kolbenkammer 402 zur Bewegung zwischen einer ersten Position (13) und einer zweiten Position (15) angeordnet. Der schwimmende Kolben 408 schließt keine Fluidströmungskanäle ein, sodass der schwimmende Kolben 408 die Kolbenkammer 402 in proximale und distale Abschnitte 410, 412 unterteilt. Die 13 bis 15 veranschaulichen die Bewegung des schwimmenden Kolbens 408 während eines Zugstufenhubs. In 13 ist der schwimmende Kolben 408 in der ersten Position veranschaulicht, wobei der schwimmende Kolben 408 an der proximalen planaren Wand 404 der Kolbenkammer 402 anliegt. In 14 ist der schwimmende Kolben 408 in einer Zwischenposition veranschaulicht, wobei der schwimmende Kolben 408 in Längsrichtung von den proximalen und distalen planaren Wänden 404, 406 beabstandet ist. Die Strömungsrate Q des Fluids, das in den proximalen Abschnitt 410 der Kolbenkammer 402 eintritt, zwingt den schwimmenden Kolben 408, in Richtung der distalen planaren Wand 406 zu gleiten. In 15 ist der schwimmende Kolben 408 in der zweiten Position veranschaulicht, wobei der schwimmende Kolben 408 an der distalen planaren Wand 406 der Kolbenkammer 402 anliegt, die als harter (d. h. abrupter) Anschlag für den schwimmenden Kolben 408 wirkt. Umgekehrt verhält es sich bei Druckstufenhüben.
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16 ist ein Diagramm, das die Fluidströmungsrate Q durch die in den 13 bis 15 gezeigte hubabhängige Dämpferanordnung 400 im Vergleich zur Position X des schwimmenden Kolbens 408 veranschaulicht. Entlang der y-Achse (d. h. der vertikalen Achse) ist die Fluidströmungsrate Q in die Kolbenkammer 402 und aus dieser heraus grafisch dargestellt und entlang der x-Achse (d. h. der horizontalen Achse) ist die Position X des schwimmenden Kolbens 408 grafisch dargestellt. Das Diagramm veranschaulicht das Strömungsprofil, wenn sich der schwimmende Kolben 408 während eines Zugstufenhubs von der ersten Position zum zweiten Abschnitt bewegt. Dementsprechend ist die Position X des schwimmenden Kolbens 408 gleich Null, wenn sich der schwimmende Kolben 408 an der ersten Position befindet. Die gestrichelte Linie POC veranschaulicht den Berührungspunkt, an dem der schwimmende Kolben 408 die distale planare Wand 406 berührt (d. h. die zweite Position). Wie in dem Diagramm zu sehen ist, bleibt die Fluidströmungsrate Q im Wesentlichen konstant, wenn sich der schwimmende Kolben 408 von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Nach dem Berührungspunkt POC fällt die Fluidströmungsrate Q abrupt, wenn der schwimmende Kolben 408 auf die distale planare Wand 406 trifft. Dieser abrupte Abfall der Fluidströmungsrate Q erzeugt einen Druckimpuls oder eine Druckspitze in der Kolbenkammer 402 (siehe 17). Die hierin offenbarten beispielhaften hubabhängigen Dämpferanordnungen 66, 66' sind so ausgelegt, dass sie diesen Druckimpuls oder diese Druckspitze vermeiden.
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17 ist ein Diagramm, das eine Druckdifferenz dP über den in den 13 bis 15 gezeigten schwimmenden Kolben im Vergleich zur Position X des schwimmenden Kolbens 408 veranschaulicht. Entlang der y-Achse (d. h. der vertikalen Achse) ist die Druckdifferenz dP zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt 410, 412 der Kolbenkammer 402 grafisch dargestellt und entlang der x-Achse (d. h. der horizontalen Achse) ist die Position X des schwimmenden Kolbens 408 grafisch dargestellt. Das Diagramm veranschaulicht das Druckprofil, wenn sich der schwimmende Kolben 408 während eines Zugstufenhubs von der ersten Position zum zweiten Abschnitt bewegt. Dementsprechend ist die Position X des schwimmenden Kolbens 408 gleich Null, wenn sich der schwimmende Kolben 408 an der ersten Position befindet. Die gestrichelte Linie POC veranschaulicht den Berührungspunkt, an dem der schwimmende Kolben 408 die distale planare Wand 406 berührt (d. h. die zweite Position). Wie in dem Diagramm zu sehen ist, bleibt die Druckdifferenz dP im Wesentlichen konstant, wenn sich der schwimmende Kolben 408 von der ersten Position in die zweite Position bewegt. Nach dem Berührungspunkt POC steigt die Druckdifferenz dP als Druckimpuls oder -spitze schnell an, was schnelle Änderungen oder Spitzen in der Beschleunigung der Kolbenstange 34 verursachen kann. Diese Spitzen in der Beschleunigung der Kolbenstange 34 können unerwünschte Geräusche im Fahrzeug 10 hervorrufen. Vergleicht man die 11 bis 12 mit den 16 bis 17, so erkennt man, dass die Verwendung einer flexiblen schwimmenden Scheibe 190, die sich in proximale und distale verjüngte Hohlräume 182, 182', 184, 184' an gegenüberliegenden Längsenden der Scheibenkammer 176, 176' biegen kann, zu einer viel allmählicheren Abnahme der Strömungsrate Q und einer viel allmählicheren Zunahme der Druckdifferenz dP führt, nachdem die flexible schwimmende Scheibe 190 die zweite Position während eines Zugstufenhubs erreicht hat. Gleiches gilt für den Moment, in dem die flexible schwimmende Scheibe 190 während eines Druckstufenhubs die erste Position erreicht. Infolgedessen reduzieren die hierin offenbarten beispielhaften hubabhängigen Dämpferanordnungen 66, 66' eine unerwünschte Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsentwicklung (NVH).
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie beabsichtigt nicht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung einzuschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind, soweit zutreffend, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht eigens dargestellt oder beschrieben ist. Genau so kann auch in vielfacher Weise variiert werden. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von der vorliegenden Offenbarung anzusehen, und alle diese Modifikationen sind als in dem Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen beabsichtigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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