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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Dämpfer.
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Dämpfereinheiten
mit koaxialem Aufbau bestehen üblicherweise
aus zwei teleskopartigen Gehäusen,
in denen sich ein Kolben in einem mit Fluid gefüllten Zylinder bewegt, wenn
die Gehäuse
teleskopartig aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.
Der Bewegung des Kolbens in dem Zylinder setzt sich eine gedrosselte
Fluidströmung
von der einen Seite des Kolbens zur anderen durch einen Umgehungsdurchgang
entgegen, der durch eine oder mehrere Öffnungen in dem Kolben gebildet wird.
Die Fluidströmung
durch den Durchgang wird normalerweise geregelt, so dass ein geringer
Widerstand gegeben ist, während
sich die Gehäuse
aufeinander zu bewegen, d.h. während
der Kompressionsphase des Dämpfers,
aber ein hoher Widerstand gegeben ist, während sich die Gehäuse voneinander weg
bewegen, d.h. während
der Rückprallphase
des Dämpfers.
Der in der Rückprallphase
entgegengesetzte Widerstand ist veränderbar, um die zulässige Strömungsmenge
entsprechend der Kraft zu verändern,
die wirkt, um die Gehäuse
auseinander zu bewegen. Bei einer geringen Kraft, die eine geringe Rückprallgeschwindigkeit
des Dämpfers
erzeugt, wirkt der Strömung
in der Regel ein gleichbleibender Widerstand entgegen, während bei
einer stärkeren Kraft,
die eine hohe Rückprallgeschwindigkeit
erzeugt, der Strömung
ein veränderlicher
Widerstand entgegengesetzt wird. Die Widerstände werden durch eine Ventilanordnung
bereitgestellt, die an dem Kolben angeordnet ist und im Allgemeinen
aus Stapeln von Klemmscheiben besteht, die entsprechend der Druckbelastung
durch das Fluid ablenkend wirken. Die Ablenkung stellt eine Vergrößerung des Querschnitts
der Durchgangsströmung
bereit. Obwohl solche Klemmscheibenstapel im Hinblick auf Anzahl,
Dicke, Durchmesser und andere Parameter veränderbar sind, um die Ablenksensibilität zu verstellen,
macht jede Veränderung
die Demontage des Dämpfers
erforderlich, um Zugang zum Kolben zu erhalten. Dadurch kann die
Einstellung der Strömungsdrosselung
nicht bei eingebautem Dämpfer
durchgeführt
werden.
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Dämpfer sind
auch mit Ventilen bekannt, die durch Verbindungen einstellbar sind,
die an einem von außen
zugänglichen
Punkt an dem Dämpfer
bedient werden können.
Aufgrund der Beweglichkeit des Kolbens und somit der Ventilanordnung,
die mit seinem Fluid-Umgehungsdurchgang zusammenhängt, ist
ein solches Einstellsystem zwangsläufig komplex im Aufbau und
in der Bedienung und mit Nachteilen im Hinblick auf Kosten und Gewicht
verbunden.
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Abgesehen
von den beschriebenen Einschränkungen
im Hinblick auf die Einstellmöglichkeiten
bekannter Dämpfer
ist der Umgehungs-Durchgang in dem Kolben eines solchen Dämpfers häufig von
einzelnen Öffnungen
bereitgestellt, die jede Fluid-Verdrängungsrichtung betreffen und
die jeweils mit Ventilen ausgestattet sind, um die Durchgangsströmung in
einer Richtung einzeln zu regeln und die Strömung in der umgekehrten Richtung
zu blockieren.
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Das
Einsetzen von Ventilen beinhaltet in dem Fall mehrere Teile und
ist komplizierter, teurer und schwerer.
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Die
US-Patentschrift Nr. US-A-5 148 896 beschreibt einen Stoßdämpfer, der
mit einem Zylinder mit einem Kolben ausgestattet ist, der verschiebbar in
dem Zylinder angeordnet ist.
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Eine
Hauptaufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Dämpfer bereitzustellen,
in dem die Regelung der Fluidströmung,
die im Dämpferbetrieb
verdrängt
wird, ohne Demontage des Dämpfers und
ohne komplizierte Maßnahmen
zur Durchführung
der Einstellung einstellbar ist. Eine Nebenaufgabe besteht darin,
einen Dämpfer
bereitzustellen, in dem die Steuerung der verdrängten Fluidströmung durch
ein oder mehrere Ventil/e bewirkt werden kann, die jeweils einerseits
als Rückschlagventil
und andererseits als Durchströmungsventil
arbeiten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Dämpfer
bereitgestellt, der zwei teleskopartig bewegbare Gehäuse, die
eine erste Dämpfungskammer
für ein
Dämpfungsfluid,
eine zweite Dämpfungskammer zur
Aufnahme von Dämpfungsfluid
aus der und zur Rückführung von
Dämpfungsfluid
in die erste Dämpfungskammer,
und ein Durchführungsmittel
zum Durchleiten von Dämpfungsfluid
zwischen den Kammern sowie einen Kolben, der bewegbar ist, um eine Verdrängung von
Dämpfungsfluid
von der ersten zur zweiten Dämpfungskammer über das
Durchführungsmittel
zu bewirken, und ein Ventilmittel zum Steuern der Dämpfungsfluidströmung durch
das Durchführungsmittel
umfasst, wobei das Ventilmittel vorgesehen ist, um auf die Fluidströmung in
einem Abschnitt des Durchführungsmittels
einzuwirken, der sich im Verhältnis zu
einem der Gehäuse
in einer feststehenden Position befindet und außerhalb dieses Gehäuses einstellbar
ist, um die Menge der zugelassenen Fluidströmung durch das Durchführungsmittel
zu variieren, wobei der Abschnitt des Durchführungsmittels separate Fluidströmungswege für die Fluidströmung zwischen
den Dämpfungskammern
definiert und das Ventilmittel vorgesehen ist, um auf die Fluidströmung in
jedem der Wege einzuwirken.
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In
einem solchen Dämpfer
ist das Ventilmittel mit einem Durchführungsabschnitt verbunden,
der insbesondere im Verhältnis
zu einem der Gehäuse feststehend
angeordnet ist, so dass das Ventilmittel so angeordnet sein kann,
dass es für
eine Einstellung von Außen
leicht zugänglich
ist, um die Menge der Fluidströmung
zwischen den beiden Dämpfungskammern
zu variieren. Die Einstellung kann dadurch bei eingesetztem Dämpfer und
ohne Demontage durchgeführt
werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Dämpfern
sind die Kammern für
den Austausch des verdrängten
Dämpfungsfluids
nicht nur durch einen Durchgang ausschließlich in dem Kolben miteinander
verbunden, sondern durch Durchführungsmittel,
die mindestens teilweise in einem der Gehäuse ausgebildet sein können. Bei
einem solchen Dämpfer können die
Dämpfungskammern
beispielsweise eher konzentrisch als axial hinter den Gehäusen vorgesehen
sein. Da der Abschnitt des Durchführungsmittels, das mit dem
Ventilmittel verbunden ist, separate Strömungswege für die Fluidströmung zwischen
den Kammern definiert und das Ventilmittel in jedem Weg auf die
Fluidströmung
einwirken kann, kann die Regelung der Strömung sowohl in der Kompressionsphase
als auch in der Rückprallphase
des Dämpfers erfolgen.
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Dieser
Abschnitt des Durchführungsmittels ist
vorzugsweise in dem jeweiligen Gehäuse im Bereich von einem Ende
davon bereitgestellt, so dass das Ventilmittel an einer geeigneten
Stelle angeordnet ist, um unabhängig
davon, ob sich die Gehäuse in
einer zurückgezogenen
oder in einer ausgefahrenen Stellung befinden, zugänglich zu
sein. Der Zugang wird verbessert, wenn das Ventilmittel so vorgesehen
ist, dass es an einer umfänglichen
Wand dieses Gehäuses
einstellbar ist.
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Das
Ventilmittel ist vorzugsweise für
jeden der beiden Fluidströmungswege
unabhängig
einstellbar und kann so vorgesehen sein, dass eine Strömung von
der ersten zu der zweiten Dämpfungskammer
lediglich entlang einem der Strömungswege
sowie von der zweiten zur ersten Dämpfungskammer lediglich entlang
dem anderen der Strömungswege strömen kann.
Dadurch kann das Ventilmittel so arbeiten, dass es vollständig separate
Kompressionsphasen- und Rückprallphaseneinstellungen
der Dämpfungseigenschaften
des Dämpfers
zulässt.
Die Fluidströmung
ist in jeder Phase auf einen jeweiligen Weg beschränkt, so
dass die Einstellung der Menge der Strömung für eine Phase die der anderen
Phase nicht beeinflusst. Die Mengen der Verdrängungsströmung können dementsprechend für die beiden
Phasen optimiert werden.
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Vorzugsweise
umfasst das Ventilmittel ein Ventil, um eine Fluidströmung entlang
einem der Wege in einer Richtung zu blockieren und eine Strömung entlang
dem Weg in der entgegengesetzten Richtung mit einer Menge zuzulassen,
die über
einen anfänglichen
Bereich fortschreitender Entblockierung des Wegs gegen einen ersten
Widerstand und über einen
anschließenden
Bereich fortschreitender Entblockierung des Wegs gegen einen zweiten
Widerstand, der größer als
der erste Widerstand ist, zunimmt. Ein solches Ventil arbeitet nicht
nur als Regel- oder Einwege-Ventil, sondern auch als Regelventil für die Strömungsmenge
mit verschiedenen Reaktionen auf niedrige und hohe Drücke von
Fluid, das in der Kompressions- oder in der Rückprallphase des Dämpfers verdrängt wird.
Bei niedrigem Fluiddruck, der sich bei langsamer relativer Bewegung
der Gehäuse
aufbaut, wird der Entblockierung des Strömungswegs ein geringer Widerstand
entgegengesetzt. Wenn die relative Bewegung der Gehäuse mit einer
größeren Geschwindigkeit
erfolgt, um einen hohen Fluiddruck aufzubauen, erfolgt die weitere
Entblockierung des Wegs gegen einen größeren Widerstand. Die Dämpfungswirkung
ist somit stärker,
wenn der Dämpfer
anfängliche
Schwankungen mit größeren Amplituden
dämpfen
muss.
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Das
Ventil enthält
vorzugsweise Mittel zum Einstellen mindestens des ersten oder des
zweiten Widerstandes, wobei die beiden Widerstände vorzugsweise unabhängig voneinander
einstellbar sind. Durch diese Einstellungsmöglichkeit lassen sich die langsame
Reaktion und die schnelle Reaktion getrennt voneinander einstellen.
Mindestens einer der Widerstände
kann ein zunehmender Widerstand sein, der vorzugsweise durch elastische
Mittel, etwa eine Feder, bereitgestellt wird. Das Ventil kann darüber hinaus
Mittel umfassen, um mindestens den anfänglichen der beiden Bereiche
fortschreitender Entblockierung des verbundenen Strömungswegs
zu variieren, so dass die Fluid druckschwelle für den Übergang zum größeren Widerstand,
also eigentlich die Grenze zwischen der langsamen Reaktion und der schnellen
Reaktion, verschiebbar ist.
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In
einem bevorzugten Aufbau umfasst das Ventil ein Ventilelement, das
mit einem Ventilsitz zusammenwirken kann, um die Strömung entlang
dem verbundenen Weg zu blockieren, und das durch Fluiddruck aus
dem Sitz herausbewegt werden kann, um die Strömung entlang dem Weg zuzulassen,
wobei eine erste Feder ständig
auf das Ventilelement einwirkt, um den ersten Widerstand und einen
Teil des zweiten Widerstandes bereitzustellen, und eine zweite Feder
auf das Ventilelement einwirkt, um nach und lediglich nach erfolgter
Herausbewegung des Ventilelements aus dem Sitz über eine den anfänglichen
der Bereiche definierende Distanz den Rest des zweiten Widerstands
bereitzustellen. Vorzugsweise enthält das Ventil ein Anschlagmittel,
um ein Einwirken der zweiten Feder auf das Ventilelement, bevor es
sich über
die Distanz bewegt hat, zu verhindern. Das Anschlagmittel kann in
der Form eines Anschlagelements ausgebildet sein, das zwischen der
zweiten Feder und dem Ventilelement eingesetzt ist und in einer
Stellung angeordnet sein kann, in der das Ventilelement von der
Belastung durch die zweite Feder befreit ist. Die Entlastung des
Ventilelements durch die zweite Feder, die den größeren Widerstand gegenüber dem
Entblockieren des damit verbundenen Strömungswegs bewirkt, bedeutet,
dass das Ventilelement allein durch die erste Feder über einen Bewegungsbereich
des Ventilelements belastet wird, der dem beschriebenen anfänglichen
Bereich des Entblockierens des Strömungswegs entspricht. Im anschließenden Bereich
des Entblockierens des Strömungswegs
wird die Belastung, die von der zweiten Feder bereitgestellt wird,
auf die aufgesetzt, die von der ersten Feder bereitgestellt wird,
so dass der zweite Widerstand zwangsläufig größer ist als der der ersten.
Darüber
hinaus kann die Feder so ausgelegt sein, dass sie eine andere, insbesondere
höhere
Belastung bereitstellt als die erste Feder.
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Vorzugsweise
wird das Anschlagelement in einem Trägerkörper so geführt, dass es über einen Bewegungsbereich,
der den anschließenden
der Bereiche definiert, bewegbar ist und durch die zweite Feder
so belastet wird, dass es zum Ventilsitz hin und in eine Endposition
gedrückt
wird, in der sich eine Antriebsoberfläche des Anschlagelements in
einem Abstand von einer Antriebsoberfläche des Ventilelements befindet,
wobei die Antriebsoberflächen unter aus
dem Sitz heraus erfolgender Bewegung des Ventilelements zusammenwirken
können,
um zu bewirken, dass das Anschlagelement gegen die Belastung der
zweiten Feder bewegt wird. In dem Fall können das Anschlagelement und
der Trägerkörper mit
Anschlagoberflächen
bereitgestellt sein, die zusammenwirken, um die Endposition des
Anschlagelements zu definieren. Das Ventil kann weiter ein Einstellelement
enthalten, das im Trägerkörper montiert ist,
so dass es im Verhältnis
dazu eingestellt werden kann, um die Belastung des Anschlagelements
durch die zweite Feder zu variieren.
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Die
erste Feder, also diejenige, die den Widerstand über dem anfänglichen Bereich des Entblockierens
des Strömungswegs
bereitstellt, kann zwischen dem Ventilelement und dem Einstellelement vorgesehen
sein, um das Ventilelement so zu belasten, dass das Ventilelement
ständig
zum Ventilsitz hin gedrückt
wird.
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Der
Trägerkörper kann
dann in dem Gehäuse
mit dem Durchführungsmittel
montiert sein, so dass er im Verhältnis zu diesem Gehäuse einstellbar ist,
um die Belastung des Ventilelements durch die erste Feder zu variieren.
Da das Einstellelement mit beiden Federn verbunden ist, variiert
die vorhergehend beschriebene Einstellung des Einstellelements zum
Variieren der von der zweiten Feder zugeführten Belastung bei diesem
Aufbau ebenfalls die von der ersten Feder zugeführte Belastung. Das kann durch entsprechendes
Einstellen des Trägerkörpers ausgeglichen
werden, was die Belastung der ersten Feder allein beeinflusst. Da
eine Einstellung des Trägerkörpers auch
die Position der Antriebsoberfläche
des Anschlagelements verändert,
kann die Einstellung der ersten Feder allein ausgeführt werden,
wenn das Einstellelement einen äußeren Teil
umfasst, der im Trägerkörper montiert
ist, und einen inneren Teil, der im äußeren Teil montiert ist, um
im Verhältnis
dazu einstellbar zu sein, um die Belastung des Ventilelements durch
die erste Feder zu variieren. Das Ventilelement selbst ist vorzugsweise
mit einem Schaft bereitgestellt, der mit einem Abschnitt, der in
dem Anschlagelement geführt
wird, und/oder mit einem Abschnitt, der in dem Einstellelement geführt wird,
ausgestattet ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Ventilmittel zwei solcher Ventile, um jeweils die Strömung entlang
einem der Wege von der ersten zur zweiten Dämpfungskammer zu blockieren
und die Strömung entlang
diesem Weg von der zweiten zur ersten Kammer zuzulassen, und die
Strömung
entlang dem anderen der Wege von der zweiten zur ersten Kammer zu
blockieren und die Strömung
entlang diesem Weg von der ersten zur zweiten Kammer zuzulassen.
Die Bereitstellung zwei solcher Ventile stellt eine vollständig unabhängige Einstellungsmöglichkeit
für die
beiden aktiven Phasen des Dämpfers
und für
die beiden Geschwindigkeitsstufen jeder Phase bereit.
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Der
Kolben kann gegebenenfalls mechanisch formschlüssig durch eine Kolbenstange
oder von einem Fluid angetrieben werden. Im letzteren Fall können die
Gehäuse
beispielsweise zusätzlich eine
Federkammer für
ein gasförmiges
Medium enthalten, das bei teleskopartiger Bewegung der Gehäuse zusammen
komprimierbar ist, um einer Dämpfungswirkung
eine Federwirkung hinzuzufügen,
die durch die Steuerung der Strömung
des Dämpfungsfluids
bereitgestellt wird, wobei der Kolben so vorgesehen ist, dass er
durch das komprimierte gasförmige
Medium bewegbar ist. Der Dämpfer,
der mit Hydrauliköl
arbeiten kann, kann somit mit einer Feder verbunden werden, die
durch Gas oder Luft betrieben werden kann.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden genauer beispielhaft
anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein schematischer axialer Schnitt durch einen Dämpfer mit eingebauter Feder
gemäß der Erfindung.
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2 ist
ein Querschnitt entlang der Linie II-II in 1, wobei
Ventile des Dämpfers
gezeigt werden.
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3 ist
eine vergrößerte Längsschnittansicht
eines der Ventile im geschlossenen Zustand.
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4 ist
eine Ansicht ähnlich 3,
wobei jedoch das Ventil in einem teilweise geöffneten Zustand und beim Übergang
von der Strömungsregelung
im langsamen Betrieb des Dämpfers
zu einer Strömungsregelung
im schnellen Betrieb gezeigt wird.
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5 ist
eine Ansicht ähnlich 3,
wobei jedoch das Ventil in einem vollständig geöffneten Zustand gezeigt wird.
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen zeigt 1 einen
Hydraulikdämpfer 10,
der in dieser Ausführungsform
mit einer integrierten koaxialen Pneumatikfeder ausgestattet ist.
Der Dämpfer
besteht grundsätzlich
aus einem äußeren Gehäuse 11 und einem
inneren Gehäuse 12,
die teleskopartig miteinander in Eingriff stehen, um sich aufeinander
zu zu bewegen, um einen Kompressionshub auszuführen, und sich voneinander
weg zu bewegen, um einen Rückprallhub
auszuführen.
Im eingebauten Zustand wirkt sich das Verhalten der Feder primär auf den Kompressionshub
aus, um die Stoßkräfte zu dämpfen, die
zwischen zwei Bauelementen, beispielsweise einem Fahrzeugrad und
einem Fahrzeugkörper, die
durch den Dämpfer
miteinander verbunden sind, übertragen
werden, und auf das Dämpfungsverhalten
primär
im Rückprallhub,
um die Schwingungen zu dämpfen,
die durch das Zurücksetzen
der Feder entstehen. Das Dämpfungsverhalten
ist auch im Kompressionshub vorhanden, wirkt sich aber schwächer aus.
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Das äußere Gehäuse 11 ist
mit einem Endabschnitt 13 ausgestattet, der ein Kuppelauge 14 und
einen rohrförmigen
Körperabschnitt 15 enthält, der
eine zylindrische Blindbohrung 16 definiert. Das innere
Gehäuse 12 umfasst
in ähnlicher
Form einen Endabschnitt 17, der ebenfalls mit einem Kuppelauge 18 und
einem rohrförmigen
Körperabschnitt 19 ausgestattet
ist, der konzentrisch mit und radial in einem Abstand zu dem Körperabschnitt 15 des äußeren Gehäuses 11 angeordnet
ist, und der eine zylindrische Blindbohrung 20 und an seinem
von dem Endabschnitt 17 abgewandten Ende ein ringförmiges Kolbenelement 21 definiert.
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In
der Bohrung 20 des inneren Gehäuses 12 ist ein Kolben 22 verschiebbar
vorgesehen, der mit einer ringförmigen
Dichtung 23 bereitgestellt ist, die abdichtend gegen die
Innenwandoberfläche
der Bohrung 20 anliegt. Der Kolben 22, der die
Dichtung 23 enthält,
trennt eine innere oder erste Dämpfungskammer 24,
die mit Hydrauliköl
aus einer Federkammer 25 gefüllt ist, die mit druckbeaufschlagter
Luft gefüllt
ist. Da die Bohrung 20 des inneren Gehäuses 12 mit der Bohrung 16 des äußeren Gehäuses 11 über die Öffnung in
dem Kolbenelement 21 verbunden ist, ist die Federkammer 25 aus
Teilen beider Bohrungen ausgebildet. Die innere Dämpfungskammer 24 wird nur
durch einen Teil der Bohrung 20 ausgebildet. Die jeweiligen
Volumen der beiden Kammern 24 und 25 variieren
abhängig
von der Stellung des Kolbens 22.
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Der
Körperabschnitt 15 des äußeren Gehäuses 11 ist
an seinem freien Ende mit einem radial nach innen gerichteten Vorsprung
bereitgestellt, in den eine Ringdichtung 25 mit der Außenwandoberfläche des
Körperabschnitts 19 des
inneren Gehäuses 12 abdichtend
verbunden eingesetzt ist. Der Körperabschnitt 19 ist
analog dazu an seinem freien Ende mit einem radial auswärts gerichteten
Vorsprung bereitgestellt, in den eine Dichtung 27 mit der Innenwandoberfläche des
Körperabschnitts 15 des äußeren Gehäuses 11 abdichtend
verbunden eingesetzt ist. Die dazwischen vorgesehenen beiden Vorsprünge und
variierbaren Längen
der konzentrischen Körperabschnitte 15 und 19 der
beiden Gehäuse
begrenzen eine äußere oder
zweite Dämpfungskammer 28,
die auf ähnliche
Weise mit dem Hydrauliköl gefüllt ist.
Der Vorsprung mit der Dichtung 27 trennt diese Kammer von
der Federkammer 25. Die äußere Dämpfungskammer 28 wird
auf diese Weise aus einem weiteren Teil der Bohrung 16 ausgebildet.
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Die
beiden Dämpfungskammern 24 und 28 sind
im Hinblick auf die Strömung
durch zwei Durchführungsmittel 29 und 30 (letztere
in 2 gezeigt) miteinander verbunden, die jeweils
mit einem Abschnitt, der sich in den Endabschnitt 17 des
inneren Gehäuses 12 erstreckt
und an der Endwand der Bohrung 20 öffnet, und einem Abschnitt
ausgestattet sind, der sich in den Körperabschnitt 19 desselben Gehäuses erstreckt
und sich an dem äußeren Umfang
dieses Körperabschnitts öffnet. Die
Abschnitte der beiden Durchführungsmittel
in dem Körperabschnitt 19 können nämlich mit
einem gemeinsamen Hohlraum darin und einem gemeinsamen Ein- und Ausgang
der äußeren Dämpfungskammer 28 bereitgestellt
sein. Der Abschnitt jedes Durchführungsmittels
in dem Endabschnitt 17 ist mit einer jeweiligen Ventilkammer 31 verbunden,
die jeweils ein Ventil 32 aufnimmt, dessen Ventilsitz in
geeigneter Weise an einer Öffnung
des verbundenen Durchführungsabschnitts
in die Ventilkammer ausgebildet ist. Das Durchführungsmittel 30 wirkt
als ein Strömungsweg für das Dämpfungsfluid
von der inneren Dämpfungskammer 24 zu
der äußeren Dämpfungskammer 28, und
das verbundene Ventil 32 dient dazu, die Fluidströmung in
dieser Richtung zu regeln und die Strömung in der entgegensetzten
Richtung zu verhindern. Umgekehrt wirkt das Durchführungsmittel 29 als
ein Strömungsweg
für das
Dämpfungsfluid
von der äußeren Kammer 28 zur
inneren Dämpfungskammer 24,
und das verbundene Ventil 32 regelt entsprechend die Strömung in
dieser Richtung und blockiert die Strömung in der entgegensetzten
Richtung. Der Aufbau und die Arbeitsweise der Ventile 32,
die identisch sind und in der umge kehrten Richtung nur infolge der
umgekehrten Verbindungen der Durchführungsmittel 29 und 30 zu
den Ventilkammern 31 arbeiten, werden ausführlicher
im Folgenden beschrieben.
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Der
Kolben 22 wird in der Regel in der Bohrung 20 in
der Kompressionsphase des Dämpfers durch
den Druck der komprimierten Luft in der Federkammer 25 und
in der Rückprallphase
primär
durch Verdrängung
des Hydraulikfluids von der äußeren Dämpfungskammer 28 in
die innere Dämpfungskammer 24 verdrängt. Der
Federteil des Dämpfers
enthält jedoch
einen Hilfsantrieb für
den Kolben 22, insbesondere eine Antriebsstange 33,
die sich entlang der gemeinsamen Achse der Bohrungen 16 und 20 erstreckt,
und die im unbelasteten Zustand des Dämpfers in einem Abstand vom
Kolben vorgesehen ist. Der Kolben schwimmt dadurch in der Bohrung 20. Die
Endstufen der Bewegung der Gehäuse 11 und 12 in
der Kompressions- und der Rückprallphase
werden durch elastische Abfederungselemente abgefedert. Das Abfederungselement,
das mit der Kompressionsphase verbunden ist, umfasst einen Gummikörper 34,
der sich an den Endabschnitt 13 des äußeren Gehäuses 11 anschließt und mit
dem Kolbenelement 21 zusammenwirken kann, während das
Abfederungselement, das mit der Rückprallphase verbunden ist,
einen komprimierbaren Elastomerzylinder 35 umfasst, der
an der Antriebsstange 33 angeordnet ist und mit einer einwärts vorstehenden
Lippe des Kolbenelements 21 zusammenwirkt.
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Bei
einem Kompressionshub der Gehäuse 11 und 12,
also einer teleskopartigen Bewegung der Gehäuse aufeinander zu, bewegt
sich das Kolbenelement 21 in der Bohrung 16, um
das Volumen der Federkammer 25 zu verkleinern und dadurch
eine fortschreitende Kompression der Luft in der Kammer aufzubauen.
Die verdichtende Luft wirkt auf den Kolben 22, um ihn in
entgegengesetzter Richtung in die Bohrung 20 zu bewegen
und dadurch das Volumen der inneren Dämpfungskammer 24 zu
verkleinern. Die Bewegung des Kolbenelements 21 in der
Bohrung 16 hat gleichzeitig den Effekt, das Volumen der äußeren Dämpfungskammer 28 zu
vergrößern. Die Verkleinerung
des Volumens der inneren Dämpfungskammer 24 und
die Vergrößerung des
Volumens der äußeren Dämpfungskammer 28 bewirken eine
Verdrängung
des Hydrauliköls
von der ersteren in die letztere über den Strömungsweg 30 unter
der Steuerung des verbundenen Ventils 32, das die Strömung durch
das Durchführungsmittel
drosselt. Die Strömung
durch das Durchführungsmittel 29 wird
in dieser Phase blockiert. Das Ausmaß der Drosselung der Strömung bestimmt
den Grad der Dämpfung,
die vorzugsweise in der Kompressionsphase vergleichsweise schwach
ist. In dieser Phase, erfolgt die Bewegung der beiden gekoppelten
Bauelemente zueinander gegen den Widerstand, der durch die verdichtende
Luft entgegengebracht wird, die als pneumatische Feder wirkt, und
die Bewegung wird durch die gedrosselte Verdrängung des Hydrauliköls auf ein
bestimmtes Maß gedämpft.
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Bei
einer großen
Bewegungsmenge der Gehäuse
aufeinander zu, kann die Luft in der Federkammer 27 so
schnell komprimiert werden, dass sich der Kolben 22 nicht
bewegen kann, weil der Druck, der durch das Drosseln des aus der
inneren Dämpfungskammer 24 austretenden
Hydrauliköls
in dem selben Maß aufgebaut
wird, wie die relative Bewegung der Gehäuse. Wenn die beiden Bewegungen
versetzt ablaufen, bewegt sich der Kolben 22 relativ zu
dem äußeren Gehäuse 11 in
der Richtung, um seinen Abstand zur Antriebsstange 33 zu überwinden.
Der Kolben berührt
dann die Stange 33 und wird mechanisch formschlüssig von
der Stange angetrieben.
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Beim
Rückprallhub,
der bei Entlastung der gekoppelten Bauelemente entsteht, die den
Kompressionshub eingeleitet haben, drückt die von der komprimierten
Luft in der Federkammer 25 erzeugte Kraft die Gehäuse 11 und 12 auseinander,
wodurch das Kolbenelement 21 das Volumen der Federkammer 25 vergrößert. Gleichzeitig
wird das Volumen der äußeren Dämpfungskammer 28 verkleinert.
Die Verkleinerung des Volumens der letzteren Kammer bewirkt die
Verdrängung
des Öls
aus dieser in die innere Dämpfungskammer 24 durch
das Durchführungsmittel 29 gesteuert
durch das verbundene Ventil 32. In dem Fall erzeugt das
Ventil eine vergleichsweise starke Drosselwirkung auf die Strömung, um
eine deutliche Verzögerung
oder Dämpfung
der relativen Bewegung der Gehäuse 11 und 12 auseinander
zu erzeugen.
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Den
Aufbau eines der Ventile 32, insbesondere desjenigen, das
mit dem Durchführungsmittel 30 verbunden
ist, zeigen 3 bis 5 genauer. Die
Ventilkammer 31, die das Ventil aufnimmt, ist in der Form
einer zylindrischen Bohrung ausgeführt, die an einem Ende am Umfang
des Körperabschnitts 19 des
inneren Gehäuses 12 geöffnet und
an dem anderen Ende mit einem Ventilsitz um den Eingang des Durchführungsmittels 30 ausgestattet
ist. Der Ausgang des Durchführungsmittels 30 ist
an der umfänglichen
Wand der Ventilkammerbohrung vorgesehen. Das Ventil 32 umfasst
ein Tellerventilelement 36, das mit dem Ventilsitz abdichtend
in Eingriff steht und mit einem Schaft 37 bereitgestellt
ist, der verschiebbar über
einen Teil seiner Länge
in dem schmaleren Teil einer stufenförmigen Bohrung in einem Anschlagelement 38 geführt wird.
Das Anschlagelement 38 wird wiederum verschiebbar in einer
Bohrung in einem Trägerkörper 39 geführt, der
in die Ventilkammerbohrung geschraubt ist. Der Trägerkörper ist
mit geeigneten Eingreifmitteln ausgestattet, um mit der Hand oder
mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Außensechskant 40, drehbar
zu sein, der außen
am äußeren Umfang
des Endabschnitts 17 des inneren Gehäuses 12 angeordnet
ist und mit einem Einstellwerkzeug, etwa einem Sechskantschlüssel in
Eingriff gebracht werden kann. Der Trägerkörper 39 ist gegenüber der
Wand der Ventilkammerbohrung durch eine O-Ringdichtung 41 abgedichtet.
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Ein
Einstellelement 42 ist in die Bohrung des Trägerkörpers 39 geschraubt
und im Verhältnis
zur Wand dieser Bohrung durch eine Dichtung 43 abgedichtet.
Das Einstellelement ist auf ähnliche
Weise mit einem geeigneten Eingreifmittel, um mit der Hand oder
mit einem Werkzeug, etwa einer Innensechskantschraube 44,
drehbar zu sein, in die ein Einstellwerkzeug, etwa ein Inbuss-Schlüssel, eingreifen kann,
und mit einer Blindführungsbohrung
ausgestattet, um einen weiteren Abschnitt des Ventilelementschafts 37 verschiebbar
aufzunehmen. Die Führungsbohrung
erstreckt sich teilweise in einen zapfenförmigen Vorsprung des Einstellelements 42,
wobei der Vorsprung in den breiteren Teil der stufenförmigen Bohrung
des Anschlagelements 38 vorsteht. Das Einstellelement 42 ist
durch eine Feder 45 vor Entnahme aus dem Trägerkörper 39 geschützt.
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3 bis 5 zeigen,
dass die männlichen Gewinde
zum Montieren des Trägerkörpers 39 und des
Einstellelements 42 in der axialen Länge kürzer sind als die entsprechend
zusammenwirkenden weiblichen Gewinde, so dass der Trägerkörper und das
Einstellelement Einstellbereiche in der axialen Richtung zulassen.
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Das
Ventilelement 36 wird durch eine im Hinblick auf die Federkraft
relativ leichte erste Kompressionsfeder 46, die zwischen
dem freien Ende des Schafts 37 und der Basis der Blindführungsbohrung in
dem Einstellelement 42 wirkt, mit dem Ventilsitz in Eingriff
gebracht. Das Anschlagelement 38 wird durch eine stärkere zweite
Kompressionsfeder 47 an den Ventilsitz und insbesondere
in eine Endstellung gedrückt,
die durch miteinander in Eingriff stehende Anschlagoberflächen jeweils
des Anschlagelements und des Trägerkörpers definiert
sind. Die Feder 47 ist durch den zapfenförmigen Vorsprung
des Einstellelements 42 zentriert angeordnet und wirkt
zwischen diesem Element und einer Stufe, die den Übergang von
dem breiteren zum schmaleren Teil der Bohrung in dem Anschlagelement 38 definiert.
In dieser Endposition des Anschlagelements 38 ist seine
Endfläche,
die eine Antriebsoberfläche
ausbildet, in einem Abstand zu einer mitwirkenden Antriebsoberfläche an einem
Flansch des Ventilelements 36 im Ruhezustand des Ventils
angeordnet, d.h. in einem Zustand, in dem keine Druckbelastung durch
Hydrauliköl
in dem Durchführungsmittel 30 oder
mindestens keine Belastung in der Richtung der Verdrängung des
von dem Ventilsitz entfernten Ventilelements vorliegt.
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In
der vorhergehend beschriebenen Kompressionsphase des Dämpfers,
d.h. wenn Öl
durch den Kolben 22 durch das Durchführungsmittel 30 von der
inneren Dämpfungskammer 24 zur äußeren Dämpfungskammer 28 verdrängt wird,
hebt der in dem Öl
erzeugte Druck das Ventilelement 36 gegen den Widerstand
der ersten Feder 46 von dem Ventilsitz ab. Der Zustand
des Ventils vor diesem Vorgang ist in 3 gezeigt.
Wenn die Geschwindigkeit der relativen Bewegung der Gehäuse 11 und 12 aufeinander
zu relativ gering ist, ist der Fluiddruck entsprechend niedrig und
bewirkt nicht, dass der Fluidströmungsweg,
d.h. der Strömungsquerschnitt
des Durchführungsmittels 30,
durch das Ventilelement 36 unter einen anfänglichen
Bereich entblockiert wird, der durch die vorhandene Bewegung des
Ventilelements nach oben dargestellt wird, bis seine Antriebsoberfläche die
des Anschlagelements 38 berührt. Dieser Bereich kann variiert
werden, indem der Trägerkörper 39 in
die Ventilkammerbohrung hinein oder aus ihr herausgeschraubt wird,
um die Antriebsoberfläche
des Anschlagelements 38 in seiner Endposition näher zum
oder weiter vom Ventilsitz hin bzw. weg zu bewegen. Das Einstellen
des Trägerkörpers 39 auf
diese Weise variiert gleichzeitig die Belastung des Ventilelements 36 durch
die erste Feder 46, um dadurch den Widerstand, den sie
der Fluidströmung entgegenstellt,
und folglich die zulässige
Fluidströmungsmenge
im langsamen Betrieb in der Kompressionsphase zu verändern. Die
relativen Positionen des Trägerkörpers 39 und
des Anschlagelements 38 und die Belastung, die durch die
zweite Feder 47 bereitgestellt wird, werden von dieser
Einstellung nicht beeinflusst.
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Wenn
der Fluiddruck ausreichend hoch ist, um die Antriebsoberflächen des
Ventilelements 36 und das Anschlagelement 38 miteinander
in Kontakt zu bringen, wie es in 4 gezeigt
ist, und weiter das Ventilelement weiter von dem Ventilsitz zu entfernen, wobei
der Druck bei einer schnellen relativen Bewegung der Gehäuse 11 und 12 zueinander
entsteht, wird das Anschlagelement dann durch das Ventilelement
gegen die Belastung der zweiten Feder 47 verdrängt. Diese
Belastung wird dann der der ersten Feder 45 hinzugefügt, um der
Bewegung des Ventilelements in der Richtung des weiteren Entblockierens des
Strömungswegs
einen nun deutlich größeren Widerstand
entgegenzusetzen. Die Fluidströmungsmenge
entlang dem Weg kann dementsprechend nur in dem Maße ansteigen,
in dem der Fluiddruck diesen größeren Wiederstand überwinden
kann. Ein verstärkter
Widerstand ist dadurch für
den Fall einer plötzlichen
Komprimierung der Dämpfergehäuse gegeben,
wenn der Dämpfer
einer plötzlichen
Druckbelastung ausgesetzt ist. Der Widerstand, der gemeinsam von
den Federn 46 und 47 bereitgestellt wird, ist durch
Schrauben des Einstellelements 42 in den Trägerkörper 39 hinein
oder aus ihm heraus veränderbar.
Dieses komprimiert oder entlastet die zweite Feder 47,
beeinflusst aber zusätzlich
die Belastung der ersten Feder 46. Dieser letztere Einfluss,
der sich auch auf den vorhergehend beschriebenen langsamen Betrieb
auswirkt, kann durch ausgleichende Außeneinstellung des Trägerkörpers 39 in
der Ventilkammerbohrung bereitgestellt werden. Alternativ, da jede
Trägerkörpereinstellung
auch das Anschlagelement gegenüber
dem Ventilsitz und damit den Abstand der Antriebsoberflächen verstellt,
kann das Einstellelement mit einem getrennt einstellbaren Innenteil
oder Einsatz ausgebildet sein, an dem die erste Feder 46 anliegt
und der dann eingestellt werden kann, um die Belastung dieser Feder
einzeln zu variieren, was dadurch ohne ein Verstellen des Anschlagelements
erfolgt.
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Der
vollständig
geöffnete
Zustand des Ventils 32 ist in 5 gezeigt,
in dem das Anschlagelement 38 so weit verdrängt wurde,
wie es die Kompression der zweiten Feder 47 maximal zuließ.
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Das
Ventil 32 in dem Durchführungsmittel 30 stellt
dadurch separate Einstellungen des Strömungswiderstandes bereit, d.h.
des Maßes
der Strömungsdrosselung
im langsamen und schnellen Dämpferbetrieb
in der Kompressionsphase und auch, was sich aus der gezeigten Geometrie
des Ventilsitzes, des Ventilelementes und den verbundenen Öffnungen
erklärt,
beim Blockieren des Rückstroms.
Dasselbe Ventil 32 im Durchführungsmittel 29 wirkt
auf dieselbe Weise in der Rückprallphase. Die
beiden Ventile können
unterschiedlich eingestellt werden, um den unterschiedlichen Dämpfungsmerkmalen
zu entsprechen, die in den beiden Phasen und im langsamen Betrieb
im Gegensatz zum schnellen Dämpferbetrieb
erforderlich sind, und jede Einstellung kann direkt an den Ventilen
an ihrem jeweils von außen
zugänglichen
Platz vorgenommen werden.