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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Dämpfer von Kraftfahrzeugen oder
Stoßdämpfer, welche
mechanische Stöße aufnehmen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine spezielle Hydraulikventilanordnung,
welche eine bessere Abstimmbarkeit des Stoßdämpfers ermöglicht, insbesondere bei Betrieb
mit niedriger Drehzahl oder geringem Durchfluß von Hydraulikfluid.
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Stoßdämpfer werden
in Verbindung mit Aufhängungssystemen
von Kraftfahrzeugen verwendet, um unerwünschte Schwingungen zu absorbieren,
die während
der Fahrt auftreten. Um diese unerwünschten Schwingungen zu absorbieren,
sind Stoßdämpfer im
Allgemeinen zwischen dem gefederten Teil (Karosserie) und dem ungefederten
Teil (Räder)
des Automobils eingebaut. Ein Kolben ist innerhalb einer Arbeitskammer
angeordnet, die durch ein Druckrohr des Stoßdämpfers definiert ist, wobei
der Kolben über
eine Kolbenstange mit dem gefederten Teil des Automobils verbunden
ist. Das Druckrohr ist mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs mittels
eines der aus der Technik bekannten Verfahren verbunden. Da der
Kolben in der Lage ist, durch eine Ventilanordnung den Strom von
Dämpfungsfluid
zwischen den einander gegenüberliegenden
Seiten des Kolbens zu begrenzen, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt oder
auseinandergezogen wird, ist der Stoßdämpfer in der Lage, eine Dämpfungskraft
zu erzeugen, welche unerwünschte
Schwingungen dämpft, welche
andernfalls von dem ungefederten Teil auf den gefederten Teil des
Automobils übertragen
würden.
Bei einem Zweirohrstoßdämpfer ist
ein Fluidreservoir zwischen dem Druckrohr und dem Reservoirrohr
definiert. Ein Bodenventil kann zwischen dem unteren Abschnitt der
Arbeitskammer (dem Bereich unter dem Kolben) und dem Reservoir angeordnet sein,
um den Strom von Fluid zwischen der unteren Arbeitskammer und dem
Reservoir zu begrenzen. Wenn sowohl eine Kolbenventilanordnung als
auch ein Bodenventil verwendet werden, erzeugt die Kolbenventilanordnung
eine Dämpfungskraft,
welche den unerwünschten
Schwingungen während
eines Zughubes des Stoßdämpfers entgegenwirkt,
und das Bodenventil erzeugt eine Dämpfungskraft, welche den unerwünschten
Schwingungen während
eines Druckhubes des Stoßdämpfers entgegenwirkt.
Je stärker
der Strom von Fluid innerhalb des Stoßdämpfers durch die Kolbenventilanordnung
und das Bodenventil eingeschränkt
wird, desto größer sind
die Dämpfungskräfte, welche
durch den Stoßdämpfer erzeugt
werden. Somit würde
ein stark eingeschränkter Strom
von Fluid eine "harte" Fahrt bewirken,
während ein
weniger eingeschränkter
Strom von Fluid eine "weiche" Fahrt bewirken würde.
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Wenn
der Grad der Dämpfung
gewählt
wird, den ein Stoßdämpfer aufweisen
soll, werden mindestens drei Verhaltensmerkmale des Fahrzeugs betrachtet.
Diese drei Merkmale sind Fahrkomfort, Fahrverhalten des Fahrzeugs
und Straßenlage.
Der Fahrkomfort ist oft eine Funktion der Federkonstante für die Hauptfedern
des Fahrzeugs sowie der Federkonstante für die Sitze und Reifen und
des Dämpfungskoeffizienten
des Stoßdämpfers.
Für einen
optimalen Fahrkomfort ist eine relativ geringe Dämpfungskraft oder eine weiche
Fahrt zu bevorzugen.
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Das
Fahrverhalten des Fahrzeugs betrifft die Änderung der Lage des Fahrzeugs
(d.h. Rollen, Nicken und Gieren). Für ein optimales Fahrverhalten sind
relativ große
Dämpfungskräfte bzw.
eine harte Fahrt erforderlich, um übermäßig schnelle Änderungen
des Verhaltens des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt, Beschleunigung und
Verzögerung
zu vermeiden.
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Die
Straßenlage
schließlich
ist im Allgemeinen eine Funktion des Umfangs des Kontakts zwischen
den Reifen und dem Boden. Um die Straßenlage zu optimieren, sind
große
Dämpfungskräfte bzw. ist
eine harte Fahrt erforderlich, wenn auf ungleichmäßigen Flächen gefahren
wird, um einen Kon taktverlust zwischen dem Rad und dem Boden für übermäßig lange
Zeitabschnitte zu verhindern.
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Es
wurden verschiedene Typen von Stoßdämpfern entwickelt, um die gewünschten
Dämpfungskräfte im Zusammenhang
mit den verschiedenen Verhaltensmerkmalen von Fahrzeugen zu erzeugen.
Es wurden Stoßdämpfer entwickelt,
um unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Kolbens innerhalb
des Druckrohres bereitzustellen. Aufgrund des exponentiellen Zusammenhanges zwischen
Druckabfall und Durchflußgeschwindigkeit ist
es eine komplizierte Aufgabe, eine Dämpfungskraft bei relativ niedrigen
Kolbengeschwindigkeiten zu erhalten, insbesondere bei Geschwindigkeiten nahe
bei null. Die Dämpfungskraft
bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten ist für das Fahrverhalten des Fahrzeugs
wichtig, da die meisten das Fahrverhalten betreffenden Ereignisse
durch Geschwindigkeiten der Fahrzeugkarosserie bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten
gesteuert werden.
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Bei
verschiedenen Systemen nach dem Stand der Technik zum Einstellen
von Stoßdämpfern während der
Bewegung des Kolbens mit niedriger Geschwindigkeit wird ein feste
Vorsteueröffnung
für niedrige
Geschwindigkeiten erzeugt, welche einen Vorsteuerkanal, welcher
stets offen ist, durch den Kolben hindurch zur Verfügung stellt.
Diese Vorsteueröffnung
kann erzeugt werden, indem entweder Öffnungsschlitze verwendet werden,
die sich an der flexiblen Scheibe befinden, die dem Dichtsteg benachbart
ist, oder indem Öffnungsschlitze
direkt in dem Dichtsteg selbst verwendet werden. Die Einschränkung dieser
Konstruktionen besteht darin, daß, da die Öffnung eine konstante Querschnittsfläche aufweist, die
erzeugte Dämpfungskraft
keine Funktion des Innendruckes des Stoßdämpfers ist. Um die Steuerung der
niedrigen Kolbengeschwindigkeit unter Verwendung dieser offenen Öffnungsschlitze
zu erzielen, müssen
die Öffnungsschlitze
ausreichend klein sein, um eine Drosselung bei relativ niedrigen
Geschwindigkeiten zu erzeugen. Wenn dies bewerkstelligt ist, wirkt
der Niedriggeschwindigkeits-Fluidkreis des Ventilanordnungssystems über einen
sehr kleinen Geschwindigkeitsbereich. Daher wird die sekundäre oder
Hochgeschwindigkeitsstufen-Ventilanordnung bei einer niedrigeren
Geschwindigkeit als gewünscht aktiviert.
Eine Aktivierung der sekundären
Ventilanordnung bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten verursacht
eine Rauheit, da die Form der Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie des
Vorsteuerkreises der festen Öffnung
völlig
verschieden von der Form des Hochgeschwindigkeitskreises ist.
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Versuche
nach dem Stand der Technik, die Probleme der Vorsteuer-Ventilanordnung
mit fester Öffnung
zu überwinden
und somit die Rauheit bei Kolbenbewegungen mit niedriger Geschwindigkeit
zu beseitigen, umfaßten
den Einbau eines Vorsteuer-Ventilanordnungskreises mit variabler Öffnung. Wenn
sich die Geschwindigkeit des Kolbens erhöht, vergrößert sich der Durchlaßquerschnitt
der variablen Öffnung
ebenfalls, um den Übergang
zu der sekundären
Ventilanordnung zu glätten.
Diese Vorsteuer-Ventilanordnungskreise mit variabler Öffnung nach
dem Stand der Technik befinden sich normalerweise am Außenumfang
der flexiblen Ventilscheibe, und somit sind sie von dem Durchmesser
der Scheibe abhängig,
um die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher sich der Durchlaßquerschnitt
vergrößert. Mit
zunehmendem Durchmesser der flexiblen Scheibe wird es immer schwieriger,
die Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher sich der Durchlaßquerschnitt der Öffnung vergrößert. Da
der Durchlaßquerschnitt durch
die Durchbiegung der Vorsteuerscheibe mit variabler Öffnung vergrößert wird,
bewirkt eine geringe Durchbiegung bei einer Vorsteuerscheibe mit
variabler Öffnung
mit großem
Durchmesser eine schnelle Vergrößerung des
Durchlaßquerschnittes
der Vorsteueröffnung.
Diese schnelle Vergrößerung des Durchlaßquerschnittes
erschwert die Abstimmung zwischen dem Niedriggeschwindigkeits-Ventil anordnungskreis
und dem sekundären
bzw. Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnungskreis.
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Bei
weiteren Systemen nach dem Stand der Technik wurden Ventilanordnungskreise
mit variabler Vorsteuerung entwickelt, die mit den Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnungssystemen
integriert sind. Die Integration des Niedriggeschwindigkeitskreises
mit dem Mittel-/Hochgeschwindigkeitskreis erzeugt
ein System, bei dem das Einstellen des Niedriggeschwindigkeitskreises
den Mittel-/Hochgeschwindigkeitskreis
beeinflußt
und das Einstellen des Mittel-/Hochgeschwindigkeitskreises den Niedriggeschwindigkeitskreis
beeinflußt.
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Die
Weiterentwicklung von Stoßdämpfern beinhaltet
die Entwicklung eines Ventilanordnungssystems, welches einen ruckfreien Übergang
zwischen einem Niedriggeschwindigkeits-Ventilanordnungskreis und dem sekundären oder
Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnungskreis gewährleisten kann. Der ruckfreie Übergang
zwischen diesen zwei Kreisen hilft, eine eventuelle Rauheit während des Übergangs
zu verringern und/oder zu beseitigen. Neben dem ruckfreien Übergang
war die Entwicklung dieser Systeme auch auf die Trennung dieser
zwei Kreise gerichtet, um in der Lage zu sein, jeden dieser Kreise
unabhängig
einzustellen.
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Aus
JP 02 113142 ist ein Dämpfer bekannt, der
ein Druckrohr umfaßt,
das eine Arbeitskammer bildet, wobei sich eine Kolbenstange in die
Arbeitskammer hinein erstreckt. Innerhalb der Arbeitskammer ist
eine Kolbenanordnung an der Kolbenstange befestigt. Die Kolbenanordnung
unterteilt die Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine
untere Arbeitskammer. Die Kolbenanordnung umfaßt einen Kolben, der einen
Zugstufenfluidkanal definiert, der sich zwischen der oberen und
der unteren Arbeitskammer erstreckt, und eine Zugstufen-Vorsteuerventilanordnung,
die an der Kolbenstange befestigt ist. Die Zugstufen-Vorsteuerventilanordnung definiert einen
Zugstufen-Vorsteuerkanal, der sich zwischen der oberen und der unteren
Arbeitskammer erstreckt, zum Steuern des Fluidstroms. Die Zugstufen-Vorsteuerventilanordnung
umfaßt
mehrere Scheibenventile, welche ausgebogen und geöffnet werden,
um die Dämpfungskraft
zu erzeugen. Der Druck, welcher für die Ausbiegung erforderlich
ist, kann eingestellt werden, indem die Steifigkeit der Scheibenventile
geändert
wird.
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Der
Dämpfer,
der aus
US 5 148 897 bekannt ist,
umfaßt
ebenfalls ein Druckrohr, das eine Arbeitskammer bildet, und eine
Kolbenstange, die sich in die Arbeitskammer hinein erstreckt und
eine Kolbenanordnung trägt.
Die Kolbenanordnung umfaßt
einen primären
bidirektionalen Durchflußweg
und einen sekundären
bidirektionalen Durchflußweg.
Während
eines Zughubes strömt
Fluid ständig
durch den primären
und sekundären
Fluidweg von der oberen Arbeitskammer zur unteren Arbeitskammer.
Der sekundäre
Fluidweg umfaßt
eine Abblaskammer, welche auf eine Ventilscheibe wirkt, die einen
Vorsteuerschlitz aufweist. Die Ventilscheibe wird von einem Abblas-Scheibenpaket
gestützt,
welches ausgebogen wird, um einen zusätzlichen Fluidstrom in die
untere Arbeitskammer zu ermöglichen,
wodurch es als Hochgeschwindigkeitsventil wirkt. Der Vorsteuerschlitz
verbindet die Abblaskammer ständig
mit der unteren Arbeitskammer.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Dämpfer
gemäß der Erfindung
wird durch Anspruch 1 bzw. Anspruch 14 definiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt für
die Technik ein Verfahren zum unabhängigen Einstellen der Dämpfungskräfte bei
niedrigen Kolbengeschwindigkeiten bereit, um die das Fahrverhalten
betreffenden Eigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern, ohne eine
Rauheit zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung stellt einen Niedriggeschwindigkeits-Vorsteuer kreis mit
variabler Öffnung
bereit, welcher von dem Mittel-/Hochgeschwindigkeitskreis
des sekundären
Ventilanordnungssystems getrennt ist. Das sekundäre Ventilanordnungssystem der
vorliegenden Erfindung enthält
eine erste Scheibe, die am Kolben befestigt ist, um die Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Zugstufenkanäle zu schließen, die
sich durch den Kolben erstrecken. Die erste Scheibe wird infolge
eines Druckdifferentials ausgebogen, um die Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Zugstufenfluidkanäle während der Ventilanordnung
der zweiten Stufe zu öffnen.
Der Niedriggeschwindigkeits-Vorsteuerkreis mit variabler Öffnung der
vorliegenden Erfindung enthält
eine Vielzahl von Scheiben, die an dem Kolben befestigt sind, jedoch
von der ersten Scheibe getrennt sind. Die zweite Vielzahl von Scheiben
schließt
die Niedriggeschwindigkeits-Zugstufenfluidkanäle, die sich durch den Kolben
erstrecken. Die zweite Vielzahl von Scheiben wird ebenfalls infolge
eines Druckdifferentials ausgebogen, um die Niedriggeschwindigkeits-Zugstufenfluidkanäle während der
Ventilanordnung der Anfangsstufe zu öffnen. Die Trennung dieser
zwei Ventilanordnungssysteme ermöglicht
dem Konstrukteur, die Einstellung jedes Ventilanordnungssystems
separat zu optimieren, um die Einstellung jedes variierenden Systems
zu optimieren, um die Dämpfungskräfte zu optimieren,
die durch den Stoßdämpfer während eines
Zughubes erzeugt werden, und somit das Fahrverhalten des Fahrzeugs
zu verbessern, ohne eine Rauheit zu erzeugen. Ein ähnliches
zweifaches Ventilanordnungssystem kann in das Bodenventil der vorliegenden
Erfindung integriert werden, um die Dämpfungskräfte zu optimieren, die während eines
Druckhubes erzeugt werden.
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Weitere
Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute
aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung, den beigefügten
Patentansprüchen
und den Zeichnungen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Zeichnungen zeigen die gegenwärtig
in Betracht gezogene beste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei:
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1 eine
Darstellung eines Automobils ist, in dem die variable Vorsteueröffnung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird,
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2 eine
teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Stoßdämpfers ist,
in den die unabhängige
variable Vorsteueröffnung
sowohl im Kolben-Ventilanordungssystem als auch im Boden-Ventilanordnungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist;
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3 eine
teilweise im Längsschnitt
dargestellte vergrößerte Seitenansicht
der Kolbenanordnung für
den in 2 dargestellten Stoßdämpfer ist;
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4 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der in 3 dargestellten
Kolbenanordnung ist; und
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5 eine
teilweise im Querschnitt dargestellte vergrößerte Seitenansicht der Bodenventilanordnung
für den
in 1 dargestellten Stoßdämpfer ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gleiche
Bezugszahlen durchweg gleiche bzw. einander entsprechende Teile
in den verschiedenen Darstellungen bezeichnen; in 1 ist
ein Fahrzeug dargestellt, in das ein die unabhängige variable Vorsteueröffnung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweisendes Aufhängungssystem
eingebaut ist und das allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet
ist. Das Fahrzeug 10 enthält eine Hinterradaufhängung 12,
eine Vorderradaufhängung 14 und eine
Karosserie 16. Die Hinterradaufhängung 12 weist ein
sich in Querrichtung erstreckendes Hinterachsaggregat (nicht dargestellt)
auf, das so beschaffen ist, daß es
die Hinterräder 18 des
Fahrzeugs tragen kann. Die Hinterachse steht mittels eines Paares
von Stoßdämpfern 20 und
eines Paares von Schraubenfedern 22 in Wirkverbindung mit
der Karosserie 16. Ähnlich
weist die Vorderradaufhängung
ein sich in Querrichtung erstreckendes Vorderachsaggregat (nicht
dargestellt) auf, um die Vorderräder 24 des
Fahrzeugs wirksam zu tragen. Das Vorderachsaggregat steht mittels
eines zweiten Paares von Stoßdämpfern 26 und
mittels eines Paares von Schraubenfedern 28 in Wirkverbindung
mit der Karosserie 16. Die Stoßdämpfer 20 und 26 dienen
dazu, die relative Bewegung des ungefederten Teils (d.h. der Vorder-
und Hinterradaufhängung 12 bzw. 14) und
des gefederten Teils (d.h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10 zu
dämpfen.
Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftwagen dargestellt
ist, der ein Vorder- und ein Hinterachsaggregat aufweist, können die
Stoßdämpfer 20 und 26 mit
anderen Typen von Fahrzeugen oder in anderen Typen von Anwendungen
verwendet werden, insbesondere bei Fahrzeugen, in die unabhängige Vorderrad-
und/oder unabhängige
Hinterradaufhängungssysteme
eingebaut sind. Ferner wird der Begriff "Stoßdämpfer" hier in der Bedeutung
verwendet, daß er
Dämpfer
im Allgemeinen bezeichnet, und er schließt somit McPherson-Federbeine
mit ein.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, in welcher
der Stoßdämpfer 26 detaillierter
dargestellt ist. Obwohl 2 nur den Stoßdämpfer 26 zeigt, weist
der Stoßdämpfer 20 selbstverständlich ebenfalls
die Ventilanordnung mit variabler Vorsteueröffnung gemäß der vorliegenden Erfindung
auf, welche weiter unten für
den Stoßdämpfer 26 beschrieben
ist. Der Stoßdämpfer 20 unterscheidet
sich von dem Stoßdämpfer 26 durch
die Art und Weise, wie er gestaltet ist, um mit dem gefederten und
ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbunden zu werden.
Der Stoßdämpfer 26 umfaßt ein Druckrohr 30,
eine Kolbenanordnung 32, eine Kolbenstange 34,
ein Reservoirrohr 36 und eine Bodenventilanordnung 40.
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Das
Druckrohr 30 definiert eine Arbeitskammer 42.
Die Kolbenanordnung 32 ist verschiebbar innerhalb des Druckrohres 30 angeordnet
und unterteilt die Arbeitskammer 42 in eine obere Arbeitskammer 44 und
eine untere Arbeitskammer 46. Zwischen der Kolbenanordnung 32 und
dem Druckrohr 30 ist eine Dichtung 48 angeordnet,
um eine gleitende Bewegung der Kolbenanordnung 32 bezüglich des Druckrohres 30,
ohne daß besondere
funktionelle Kräfte
erzeugt werden, sowie eine Abdichtung der oberen Arbeitskammer 44 von
der unteren Arbeitskammer 46 zu ermöglichen. Die Kolbenstange 34 ist an
der Kolbenanordnung 32 befestigt und erstreckt sich durch
die obere Arbeitskammer 44 und durch eine obere Abschlußkappe 50,
welche das obere Ende sowohl des Druckrohres 30 als auch
des Reservoirrohres 36 verschließt. Ein Dichtsystem 52 dichtet
die Grenzfläche
zwischen der oberen Abschlußkappe 50,
dem Druckrohr 30, dem Reservoirrohr 36 und der
Kolbenstange 34 ab. Das der Kolbenanordnung 32 gegenüberliegende
Ende der Kolbenstange 34 ist bei der bevorzugten Ausführungsform so
beschaffen, daß es
an dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigt werden
kann. Die Ventilanordnung in der Kolbenanordnung 32 steuert
die Bewegung von Fluid zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und
der unteren Arbeitskammer 46 während der Bewegung der Kolbenanordnung 32 innerhalb des
Druckrohres 30. Da sich die Kolbenstange 34 nur durch
die obere Arbeitskammer 44 und nicht durch die untere Arbeitskammer 46 erstreckt,
verursacht die Bewegung der Kolbenanordnung 32 bezüglich des
Druckrohres 30 eine Differenz zwischen der Menge an Fluid,
die in der oberen Arbeitskammer 44 verdrängt wird,
und der Menge an Fluid, die in der unteren Arbeitskammer 46 verdrängt wird.
Diese Differenz zwischen den verdrängten Mengen an Fluid wird als
das "Kolbenstangenvolumen" bezeichnet, und
sie strömt
durch die Bodenventilanordnung 40.
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Das
Reservoirrohr 36 umgibt das Druckrohr 30, so daß ein Vorratsraum 54 definiert
wird, der sich zwischen den Rohren befindet. Der Boden des Reservoirrohres 36 wird
durch eine Abschlußkappe 56 verschlossen,
welche bei der bevorzugten Ausführungsform
so beschaffen ist, daß sie
mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbunden werden kann.
Das obere Ende des Reservoirrohres 36 ist an der oberen
Abschlußkappe 50 befestigt.
Die Bodenventilanordnung 40 ist zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und
dem Vorratsraum 54 angeordnet, um den Strom von Fluid zwischen
den beiden Kammern zu steuern. Wenn sich die Länge des Stoßdämpfers 26 vergrößert (Zugstufe),
wird in der unteren Arbeitskammer 46 aufgrund des "Kolbenstangenvolumen"-Prinzips ein zusätzliches
Fluidvolumen benötigt.
Somit strömt
das Fluid aus dem Vorratsraum 54 über die Bodenventilanordnung 40 zur
unteren Arbeitskammer 46. Wenn sich die Länge des
Stoßdämpfers 26 verkleinert
(Druckstufe), muß aufgrund des "Kolbenstangenvolumen"-Prinzips ein Überschuß an Fluid
aus der unteren Arbeitskammer 46 entfernt werden. Somit
strömt
Fluid aus der unteren Arbeitskammer 46 über die Bodenventilanordnung 40 zum
Vorratsraum 54.
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Die
vorliegende Erfindung hat eine besondere Kolbenanordnung 32 und
Bodenventilanordnung 40 zum Gegenstand, welche jeweils
eine Ventilanordnung mit variabler Vorsteueröffnung für Druckhübe oder Zughübe aufweist,
welche von der Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnung
unabhängig
ist. Die Kolbenanordnung 32 gewährleistet einen unabhängigen einstellbaren
ruckfreien Übergang
zwischen der Niedriggeschwindigkeits-Ventilanordnung und der Mittel/Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnung
bei einer Zugstufenbewegung des Stoßdämpfers 26. Die Dämpfungseigenschaften
für eine Druckstufenbewegung
werden von der Bodenventilanordnung 40 bestimmt, wie weiter
unten ausführlich beschrieben
wird.
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Es
wird nun auf die 3 und 4 Bezug genommen;
die Kolbenanordnung 32 umfaßt einen Kolben 60,
eine Druckstufen-Ventilanordnung 62 und eine Zugstufen-Ventilanordnung 64.
Der Kolben 60 ist an der Kolbenstange 34 befestigt,
und er definiert mehrere Druckstufenfluidkanäle 66 und mehrere Zugstufenfluidkanäle 68.
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Die
Druckstufen-Ventilanordnung 62 ist an der Oberseite des
Kolbens 60 benachbart zur Schulter 70, die von
der Kolbenstange 34 definiert wird, angeordnet. Die Druckstufen-Ventilanordnung 62 umfaßt eine
Stützplatte 72,
eine Einlaßfeder 74 und
ein Einlaßventil 76.
Die Stützplatte 72 ist
neben dem Absatz 70 angeordnet, wobei die Einlaßfeder 74 neben der
Stützscheibe 72 angeordnet
ist und das Einlaßventil 76 zwischen
der Einlaßfeder 74 und
dem Kolben 60 angeordnet ist. Die Einlaßfeder 74 ist eine sternförmige flache
Metallfeder, welche für
eine Abstützung
des Einlaßventils 76 sorgt
sowie Durchflußwege
für das
Fluid innerhalb der oberen Kammer 44 bereitstellt, so daß es in
Zugstufenkanäle 68 fließen kann.
Das Einlaßventil 76 bedeckt
die mehreren Druckstufenfluidkanäle 66,
und es definiert einen Durchflußkanal 78,
um für
einen Fluidstrom aus der oberen Arbeitskammer 44 zu den
Zugstufenkanälen 68 zu
sorgen. Während
eines Druckhubes für
den Stoßdämpfer 26 erhöht sich
der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 46 und verringert
sich in der oberen Arbeitskammer 44. Die Erhöhung des
Fluiddruckes in der unteren Arbeitskammer 46 wird über die
Druckstufenfluidkanäle 66 übertragen,
so daß ein Druck
auf das Einlaßventil 76 ausgeübt wird.
Wenn sich der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 46 erhöht und sich
die Druckdifferenz am Einlaßventil 76 erhöht, biegt
das Einlaßventil 76 die
Einlaßfeder 74 aus,
um ein Strömen
von Fluid zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und der
oberen Arbeitskammer 44 zu ermöglichen. Die Druckstufen-Ventilanordnung 62 bestimmt
nicht die Dämpfungseigenschaften
für den Stoßdämpfer 26 während eines
Druckhubes. Die Bodenventilanordnung 40 erfüllt diese Funktion.
Die Druckstufen-Ventilanordnung 62 fungiert als ein Einwegeventil,
um Fluid innerhalb der oberen Arbeitskammer 44 während eines
Druckhubes einzulassen und um die Zugstufenkanäle 68 während eines Zughubes
zu schließen.
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Die
Zugstufen-Ventilanordnung 64 ist an der Unterseite des
Kolbens 60 angeordnet. Eine Befestigungsmutter 80 ist
auf die Kolbenstange 34 aufgeschraubt, um die aus Kolbenanordnung 32 und
Kolbenstange 34 bestehende Baugruppe zusammenzuhalten.
Die Zugstufen-Ventilanordnung 64 umfaßt eine Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82,
eine mit einer Öffnung
versehene Platte 84, eine Vorsteuerscheibe 86 und
eine Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88. Die Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 ist
neben dem Kolben 60 angeordnet, und sie verschließt die mehreren
Zugstufenfluidkanäle 68. Die
Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 definiert eine zentrale Öffnung 90,
welche mehrere Vorsprünge 92 enthält. Die
Vorsprünge 92 zentrieren
die Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 auf der Kolbenstange 34 und
ermöglichen
dabei nach wie vor einen Fluidstrom durch die zentrale Öffnung 90.
Die mit einer Öffnung
versehene Platte 84 ist benachbart zur Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 angeordnet und
definiert eine konturierte Fläche 94,
welche die Ausbiegung der Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 steuert.
Die mit einer Öffnung
versehene Platte 84 definiert eine zentrale Öffnung 96,
welche mehrere Vorsprünge 98 enthält. Die
Vorsprünge 98 zentrieren
die mit einer Öffnung
versehene Platte 84 auf der Kolbenstange 34 und
ermöglichen
dabei nach wie vor einen Fluidstrom durch die zentrale Öffnung 96 um
die Kolbenstange 34 herum.
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Die
Vorsteuerscheibe 86 ist neben der mit einer Öffnung versehenen
Platte 84 angeordnet und definiert mit der Platte 84 eine
geschlossene Niedriggeschwindigkeits-Druckkammer 100. Die Vorsteuerscheibe 86 definiert
eine zentrale Öffnung 102 und mehrere
Vorsteuerschlitze 104, die sich von der Öffnung 102 aus
radial nach außen
erstrecken. Die Vorsteuerschlitze 104 definieren einen
Fluiddurchflußweg,
derart, daß Fluid
in der oberen Arbeitskammer 44 über die Einlaßfeder 74,
den Durchflußkanal 78 im Einlaßventil 76,
die Zugstufenkanäle 68,
die Öffnung 90,
die Öffnung 96 und
die Schlitze 104 mit der Niedriggeschwindigkeits-Druckkammer 100 kommuniziert.
Die Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 ist
benachbart zur Vorsteuerscheibe 86 angeordnet, und sie
definiert eine zentrale Öffnung 106.
Die Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 verschließt die Vorsteuerschlitze 104 und
verschließt
somit die Niedriggeschwindigkeits-Druckkammer 100. Die
Befestigungsmutter 80 ist benachbart zur Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 angeordnet,
und sie befestigt die Kolbenanordnung 32 an der Kolbenstange 34.
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Während eines
Zughubes für
den Stoßdämpfer 26 verringert
sich der Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 46, und
der Fluiddruck erhöht sich
in der oberen Arbeitskammer 44. Die Erhöhung des Fluiddruckes in der
oberen Arbeitskammer 44 wird über die Einlaßfeder 74,
den Durchflußkanal 78 im
Einlaßventil 76 und über die
Kanäle 68 übertragen,
so daß eine
Belastung auf die Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 ausgeübt wird.
Die Erhöhung
des Fluiddruckes wird auch über
die Öffnung 90,
die Öffnung 96 und
die Schlitze 104 in die Kammer 100 übertragen,
wo sie eine Belastung auf die Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 ausübt. Die
Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 ist so konstruiert,
daß sie
bei einer geringeren Belastung ausbiegt, als die Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 und
somit zuerst ausbiegt, um eine Fluidstrom zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und
der unteren Arbeitskammer 46 bei Bewegungen des Kolbens 60 mit
geringer Geschwindigkeit zu ermöglichen,
wenn relativ geringe Druckdifferenzen an der Scheibe 88 anliegen.
Außerdem
ist die Niedriggeschwindigkeits-Druckfläche der Scheibe 88,
die durch die Kammer 100 definiert wird, größer als
die Hochgeschwindigkeits-Druckfläche der
Scheibe 82, die durch die Kanäle 68 definiert wird.
Diese größere Druckfläche ermöglicht der
Zugstufen-Ventilanordnung 64, eine weiche Abblasecharakteristik
zu erzeugen. Dieses Merkmal ist für das Fahrzeug 10 vorteilhaft,
da eine Niedriggeschwindigkeits-Steuerkraft das Fahrverhalten des
Fahrzeugs verbessert und das weiche Abblasen die Rauheit verringert,
die von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen wird.
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Wenn
sich die Druckdifferenz an der Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 weiter
erhöht, biegt
die Scheibe 88 weiter aus, so daß der Fluidstrom zwischen der
oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46 verstärkt wird.
Die Stärke
der Ausbiegung und somit die Dosierung für den Fluidstrom wird durch
die Größe der Vorsteuerschlitze 104 gesteuert.
Letztendlich erreicht, wenn sich die Geschwindigkeit des Kolbens 60 erhöht, der Vorsteuerstrom
des Fluids aufgrund der Vorsteuerschlitze 104 einen Sättigungspunkt,
und die Druckdifferenz an der Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 (welche
dieselbe Druckdifferenz ist wie an der Scheibe 88) erhöht sich
und übt
eine ausreichende Belastung auf die Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 aus,
um eine Ausbiegung der Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 zu
verursachen, so daß ein zusätzlicher
Strom von Fluid zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und
der unteren Arbeitskammer 46 ermöglicht wird. Der Übergang
zwischen dem Fluidstrom an der Scheibe 88 vorbei und dem
Fluidstrom an der Scheibe 82 vorbei kann durch die Konstruktion der
mit einer Öffnung
versehenen Platte 84, der Vorsteuerscheibe 86 und
der Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88 gesteuert
werden. Zu den Faktoren, welche die Form der Übergangskurve beeinflussen,
gehören
unter anderem der Durchmesser der mit Öffnung versehenen Platte 84,
die Größe der Vorsteuerschlitze 104,
der Durchmesser und die Dicke der Vorsteuerscheibe 86 sowie
der Durchmesser und die Größe der Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88.
Sämtliche
Faktoren, welche die Form der Übergangskurve
steuern, sind von der Konstruktion des Kolbens 60 und der
Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82 unabhängig. Somit
ist die Einstellung des Übergangs
zwischen Niedriggeschwindigkeits-Ventilanordnung und Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnung
unabhängig
von der Mittel-/Hochgeschwindigkeits-Ventilanordnung, so daß die unabhängige Einstellung
beider Ventilsysteme ermöglicht
wird.
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Es
wird nun auf 5 Bezug genommen; sie zeigt
die Bodenventilanordnung 40. Die Bodenventilanordnung 40 ist
zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und dem Vorratsraum 54 angeordnet.
Somit gewährleistet
die Bodenventilanordnung Dämpfungseigenschaften
für den
Stoßdämpfer 26 während eines
Druckhubes auf eine Art und Weise, die mit jener identisch ist,
welche oben für
die Zugstufen-Ventilanordnung 64 während eines Zughubes beschrieben
wurde. Die Bodenventilanordnung 40 umfaßt einen Ventilkörper 160,
ein mit einem Gewinde versehenes Halteelement 134, eine
Mutter 80, eine Hochgeschwindigkeits-Ventilscheibe 82,
eine mit einer Öffnung
versehene Platte 84, eine Vorsteuerscheibe 86 und
eine Niedriggeschwindigkeits-Ventilscheibe 88.
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Der
Ventilkörper 160 ist
mit dem Kolben 60 identisch, ausgenommen daß er so
beschaffen ist, daß er
am Druckrohr 30 befestigt werden kann, anstatt an der Kolbenstange 34.
Außerdem
treten an die Stelle der mehreren Druckstufenfluidkanäle 66 im Kolben 60 die
mehreren Zugstufenkanäle 166 im Ventilkörper 160,
und an die Stelle der mehreren Zugstufenkanäle 68 im Kolben 60 treten
die mehreren Druckstufenkanäle 168 im
Ventilkörper 160.
Das mit einem Gewinde versehene Halteelement 134 ist mit
dem Ende der Kolbenstange 34 insofern identisch, als es
eine Schulter 70 definiert und die Mutter 80 darauf
aufgeschraubt werden kann, um die Komponenten der Bodenventilanordnung 40 zusammenzuhalten.
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Die
Funktion und Arbeitsweise der Bodenventilanordnung 40 ist
dieselbe wie die, welche oben für
die Kolbenanordnung 32 beschrieben wurde, außer daß die Bodenventilanordnung 40 eine
Dämpfungskraft
während
eines Druckhubes erzeugt und ein Rückschlagventil aufweist, um
bei einem Zughub Fluid in die untere Arbeitskammer 46 einzulassen. Die
Bodenventilanordnung 40 bewirkt aufgrund ihrer Anordnung
zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und dem Vorratsraum 54,
daß eine
Dämpfungskraft während eines
Druckhubes erzeugt wird. Die Merkmale und Vorteile, die oben für die Kolbenbaugruppe 32 bei
einem Zughub beschrieben wurden, treffen ebenso für die Bodenventilanordnung 40 während eines
Druckhubes zu.