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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
insbesondere für
den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend eine Primärseite und
eine über
eine Dämpferfluidanordnung
mit der Primärseite
zur Drehung um eine Drehachse und zur Relativdrehung bezüglich einander
gekoppelte Sekundärseite,
wobei die Dämpferfluidanordnung
ein ein Drehmoment zwischen der Primärseite und der Sekundärseite übertragendes
erstes Dämpferfluid
mit geringerer Kompressibilität
umfasst und ein bei Druckerhöhung
des ersten Fluids belastetes zweites Dämpferfluid mit höherer Kompressibilität umfasst.
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Aus
der
DE 10 2005
018 954 A1 ist eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung
für den
Antriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt, bei welcher ein Drehmoment
zwischen einer Primärseite
und einer Sekundärseite über ein
erstes Dämpferfluid
mit geringer bzw. vernachlässigbarer
Viskosität,
beispielsweise Öl,
und ein zweites Dämpferfluid
mit vergleichsweise großer
Kompressibilität,
wie z. B. Luft, übertragen
wird. Hierzu weist eine Dämpferfluidanordnung
zwei zwischen der Primärseite
und der Sekundärseite
in Serie geschaltete und durch einen Trennkolben getrennte Fluidkammern
auf, von welchen eine mit dem im Wesentlichen nicht kompressiblen
Fluid und die andere mit dem kompressiblen Fluid gefüllt ist.
Um die Dämpfungscharakteristik
beeinflussen zu können,
ist diejenige Fluidkammer, in welcher das kompressible Fluid enthalten
ist, über eine
Drehdurchführung
in Verbindung mit einer Quelle für
derartiges unter Druck stehendes kompressibles Fluid, also beispielsweise
Luft oder ein sonstiges Gas. Problematisch ist hierbei neben der
Tatsache, dass für
beide Fluide im Bereich der Primärseite
und der Sekundärseite
jeweilige diese enthaltende Kammern vorgesehen sein müssen, die
Drehdurchführung
für ein
gasförmiges
Fluid bzw. deren Abdichtung.
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Die
nachveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung 10
2005 058 531.0 offenbart eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung,
bei welcher ebenfalls die Drehmomentübertragung über seriell geschaltete Fluidkammern
erfolgt, von welchen eine ein vergleichsweise stark kompressibles
Fluid, wie z. B. Luft, enthält,
während
die andere ein im Wesentlichen inkompressibles Fluid, wie z. B. Öl, enthält. Demjenigen
Volumenbereich bzw. derjenigen Kammer, die mit dem nicht kompressiblen
Fluid gefüllt
ist, ist über
eine Drehdurchführung
ein Versorgungssystem zugeordnet, um den Druck dieses im Wesentlichen
nicht kompressiblen Fluids zu verändern.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung vorzusehen,
welche bei einfachem und kompaktem Aufbau eine Variabilität in der
Dämpfungscharakteristik
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung, insbesondere
für den
Antriebsstrang, eines Fahrzeugs, umfassend eine Primärseite und
eine über eine
Dämpferfluidanordnung
mit der Primärseite
zur Drehung um eine Drehachse und zur Relativdrehung bezüglich einander
gekoppelte Sekundärseite,
wobei die Dämpferfluidanordnung
ein ein Drehmoment zwischen der Primärseite und der Sekundärseite übertragendes
erstes Dämpferfluid
mit geringerer Kompressibilität
umfasst und ein bei Druckerhöhung
des ersten Fluids belastetes zweites Dämpferfluid mit höherer Kompressibilität umfasst.
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Dabei
ist weiter vorgesehen, dass ein das zweite Dämpferfluid enthaltendes Volumen
außerhalb
der Primärseite
und außerhalb
der Sekundärseite
angeordnet ist und nicht mit der Primärseite und der Sekundärseite um
die Drehachse rotiert.
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Durch
das Herausnehmen desjenigen Volumens, das das zweite Dämpferfluid
enthält,
aus dem unmittelbaren Bereich der rotierenden Baugruppen der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
werden verschiedene Vorteile erreicht bzw. miteinander kombiniert.
Zum einen kann ein Einfluss auf den Druck bzw. die Menge des in
dem Volumen des zweiten Dämpferfluid
enthaltenen zweiten Dämpferfluids
genommen werden, ohne dafür
eine Drehdurchführung für dieses
stärker
kompressible zweite Dämpferfluid vorsehen
zu müssen.
Dies vereinfacht den Aufbau und vermeidet die Gefahr von durch Fluidleckagen erzeugten
Veränderungen
in der Dämpfungscharakteristik.
Mit dem Herausnehmen des das zweite Dämpferfluid enthaltenden Volumens
aus den rotierenden Baugruppen wird gleichzeitig in diesem Bereich,
also im Bereich der Primärseite
und im Bereich der Sekundärseite,
zusätzlicher
Bauraum bereitgestellt und zusätzlich
die Möglichkeit
geschaffen, die rotierenden Baugruppen, also die Primärseite und die
Sekundärseite
mit kompakterer Bauweise auszugestalten.
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Um
eine Verbindung zwischen demjenigen Volumenbereich, welcher das
erste Dämpferfluid
enthält
und zur Drehmomentübertragung
zwischen der Primärseite
und der Sekundärseite
dient, und dem Volumen des zweiten Dämpferfluids herstellen zu können, wird
vorgeschlagen, dass eine Drehdurchführung für das erste Dämpferfluid
vorgesehen ist, wobei über
die Drehdurchführung
ein im Bereich der Primärseite
und der Sekundärseite
gebildetes Arbeitsvolumen des ersten Dämpferfluids in Verbindung bringbar
ist mit einem durch Kompression/Dekompression des zweiten Dämpferfluids
in seinem Volumen veränderbaren
Ausgleichsraum für
das erste Dämpferfluid.
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Dabei
kann für
eine zuverlässige
Trennung der beiden Fluide voneinander dadurch gesorgt werden, dass
eine Druckausgleichszylinderanordnung vorgesehen ist, die den Ausgleichsraum
für das
erste Dämpferfluid
und einen Arbeitsraum für
das zweite Dämpferfluid
bereitstellt, wobei der Ausgleichsraum und der Arbeitsraum durch
eine variable Trennanordnung im Wesentlichen fluiddicht voneinander
getrennt sind. Beispielsweise kann die variable Trennanordnung einen
Trennkolben oder eine Trennmembran umfassen.
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Ein
wesentlicher Einfluss auf die Dämpfungscharakteristik
der erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpferanordnung
kann dadurch genommen werden, dass die in dem Volumen des zweiten
Dämpferfluids
enthaltene Menge des zweiten Dämpferfluids
variierbar ist.
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Hierzu
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem Volumen des zweiten
Dämpferfluids eine
Zuführeinrichtung
zum Erhöhen
der Menge des zweiten Dämpferfluids
zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Zuführeinrichtung einen Kompressor
vorzugsweise mit Druckspeicher umfassen.
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Weiter
kann zur Beeinflussung der Menge des zweiten Dämpferfluids dem diese enthaltenden Volumen
eine Abgabeeinrichtung zum Verringeren der Menge des zweiten Dämpferfluids
zugeordnet sein. Diese Abgabeeinrichtung kann eine erste Ventilanordnung
umfassen, und durch diese erste Ventilanordnung kann das Volumen
des zweiten Dämpferfluids
wahlweise absperrbar sein, in Verbindung mit der Zuführeinrichtung
für zweites
Dämpferfluid
bringbar sein oder in Verbindung mit einer Abgabeöffnung bringbar
sein.
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Um
auch die Menge bzw. den Druck des ersten Dämpferfluids beeinflussen zu
können,
wird vorgeschlagen, dass eine Zuführ/Abgabeanordnung für erstes
Dämpferfluid
zum Verändern
des Drucks des ersten Dämpferfluids
vorgesehen ist.
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Dabei
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Zuführ/Abgabeanordnung
eine zweite Ventilanordnung umfasst, durch welche das Arbeitsvolumen
des ersten Dämpferfluids über die
Drehdurchführung
wahlweise absperrbar ist, in Verbindung mit einer Zuführeinrichtung
für erstes
Dämpferfluid
bringbar ist oder in Verbindung mit einem im Wesentlichen drucklosen
Speicher für
erstes Dämpferfluid
bringbar ist.
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Die
Zuführeinrichtung
für das
erste Dämpferfluid
kann eine Pumpe, vorzugsweise mit Druckspeicher umfassen.
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Um
Drehmomente zwischen der Primärseite und
der Sekundärseite über das
erste Dämpferfluid unter
Ausnutzung der Dämpfungswirkung
des stärker
kompressiblen zweiten Dämpferfluids übertragen zu
können,
wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsvolumen des ersten Dämpferfluids
wenigstens einen durch die Primärseite
und die Sekundärseite
begrenzten ersten Arbeitsraum für
das erste Dämpferfluid
umfasst, wobei das Volumen des wenigstens einen ersten Arbeitsraums
bei Relativdrehung der Primärseite
bezüglich
der Sekundärseite
in einer ersten Relativdrehrichtung abnimmt und bei Relativdrehung in
einer zweiten Relativdrehrichtung zunimmt.
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Um
bei Relativdrehung einen Druck- bzw. Volumenausgleich zu ermöglichen
und somit Unterdruckeffekte, welche der Dämpfung entgegenwirken, zu vermeiden,
wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsvolumen des ersten Dämpferfluids
in Zuordnung zu jedem ersten Arbeitsraum einen zweiten Arbeitsraum umfasst,
dessen Volumen bei Relativdrehung in der ersten Relativdrehrichtung
zunimmt und bei Relativdrehung in der zweiten Relativdrehrichtung
abnimmt.
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Der
wenigstens eine erste Arbeitsraum ist vorzugsweise über die
Drehdurchführung
in Verbindung mit dem Ausgleichsraum.
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Zur
Vermeidung eines Unterdruckeffekts wird vorgeschlagen, dass der
dem wenigstens einen ersten Arbeitsraum zugeordnete zweite Arbeitsraum über eine
Druckentlastungsöffnungsanordnung
im Wesentlichen drucklos gehalten ist. Dabei kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass der dem wenigstens einen ersten Arbeitsraum
zugeordnete zweite Arbeitsraum kein erstes Dämpferfluid enthält.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, dass eine
dritte Ventilanordnung vorgesehen ist, über welche in einer ersten
Ventilstellung der wenigstens eine erste Arbeitsraum in Verbindung
mit dem Ausgleichsraum bringbar ist und der dem wenigstens einen
ersten Arbeitsraum zugeordnete zweite Arbeitsraum in Verbindung
mit einem im Wesentlichen drucklosen Speicher für erstes Dämpferfluid bringbar ist, und
in einer zweiten Ventilstellung der wenigstens eine erste Arbeitsraum
in Verbindung mit dem im Wesentlichen drucklosen Speicher für erstes
Dämpferfluid
bringbar ist und der diesem zugeordnete zweite Arbeitsraum in Verbindung
mit dem Ausgleichsraum bringbar ist.
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Um
in Anpassung an verschiedene Betriebszustände über die dritte Ventilanordnung
die Arbeits- und somit auch die Dämpfungscharakteristik beeinflussen
zu können,
wird vorgeschlagen, dass eine Lastrichtungserfassungsanordnung vorgesehen
ist zur Erfassung der Belastungsrichtung der Primärseite und
der Sekundärseite,
und dass die dritte Ventilanordnung in Abhängigkeit von der Belastungsrichtung
in ihre erste Ventilstellung oder in ihre zweite Ventilstellung
bringbar ist.
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Dabei
kann der Aufbau derart sein, dass dann, wenn die Lastrichtungserfassungsvorrichtung eine
Belastung in einer ersten Belastungsrichtung erfasst, die dritte
Ventilanordnung in ihrer ersten Ventilstellung ist oder in diese
gebracht wird, und dann, wenn eine Belastung in einer zweiten Belastungsrichtung
erfasst, die dritte Ventilanordnung in ihrer zweiten Ventilstellung
ist oder in diese gebracht wird, wobei bei Belastung in der ersten
Belastungsrichtung ein Drehmoment von der Primärseite auf die Sekundärseite zu übertragen
ist und bei Belastung in der zweiten Belastungsrichtung ein Drehmoment
von der Sekundärseite
auf die Primärseite
zu übertragen
ist. Es wird somit möglich,
beispielsweise zwischen einem Schubzustand, in welchem in einem
Fahrzeug ein Drehmoment von einem Antriebsaggregat über die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung
auf angetriebene Räder
zu übertragen
ist, und einem Schubzustand, in welchem der Drehmomentenfluss in
entgegengesetzter Richtung läuft
und beispielsweise ein Motorbremseffekt genutzt werden soll, zu differenzieren
bzw. in beiden Betriebszuständen
die Dämpfungscharakteristik
der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
zu nutzen.
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Das
erste Dämpferfluid,
also das weniger bzw. im Wesentlichen nicht kompressible Fluid,
kann eine Flüssigkeit
sein, und das zweite Dämpferfluid, dessen
Kompressibilität
im Wesentlichen zur Erzeugung der Dämpfungswirkung beiträgt, ist
vorzugsweise ein Gas. Dabei ist es selbstverständlich, dass die bei Relativdrehung
und mithin Verdrängung
des ersten, weniger bzw. nicht kompressiblen Dämpferfluids generierten Strömungswiderstände bzw.
Drosseleffekte selbstverständlich
auch zu einer Energieabfuhr und mithin einer Dämpfungswirkung führen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
schaltbildartige Darstellung einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung
gemäß einer
ersten Ausgestaltungsform;
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2 ein
Diagramm, welches verschiedene Kennlinien der Torsionsschwingungsdämpferanordnung
der 1 darstellt;
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3 eine
Längsschnittansicht
eines wesentlichen Teils der in 1 dargestellten
Torsionsschwingungsdämpferanordnung;
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4 eine
weitere schaltbildartige Darstellung eines alternativen Aufbaus
einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung;
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5 eine
weitere schaltbildartige Darstellung eines alternativen Aufbaus
einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäß aufgebaute
Torsionsschwingungsdämpferanordnung
allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 umfasst
als zentrale Funktionsbaugruppen eine beispielsweise mit einer Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine drehfest zu koppelnde Primärseite 12 sowie
eine Sekundärseite 14.
Diese ist über
eine nachfolgend noch erläuterte Dämpferfluidanordnung 16 mit
der Primärseite 12 zur gemeinsamen
Drehung um eine zur Zeichenebene der 1 orthogonal
stehende Drehachse A gekoppelt, kann sich jedoch bei Auftreten von
Drehmomenten oder Drehmomentschwingungen bezüglich der Primärseite 12 drehen.
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Die
Primärseite 12 begrenzt
zusammen mit der Sekundärseite 14 ein
Arbeitsvolumen 18 für
ein erstes Dämpferfluid,
das im Wesentlichen nicht kompressibel ist. Dieses erste Dämpferfluid
kann eine Flüssigkeit,
wie z. B. Öl
oder dergleichen, sein. Dieses Arbeitsvolumen 18 umfasst
im dargestellten Beispiel zwei erste Arbeitsräume 20, 22 sowie
zwei zweite Arbeitsräume 24, 26.
Diese ersten und zweiten Arbeitsräume 20, 22, 24, 26 sind
in Umfangsrichtung begrenzt durch jeweilige Begrenzungswandungen 28, 30 der
Primärseite 12,
die durch Dichtungen 32, 34 bezüglich der
Sekundärseite
fluiddicht abgeschlossen sind, sowie zwei Begrenzungswandungen 36, 38 der
Sekundärseite 14,
die durch jeweilige Dichtungen 40, 43 bezüglich der
Primärseite 12 fluiddicht
abgeschlossen sind.
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Eine
Drehdurchführung 44 verbindet
einen beispielsweise in der Sekundärseite 14 ausgebildeten
Leitungsstrang 46 mit Leitungen 48, 50 zum
Arbeitsraum 20 bzw. zum Arbeitsraum 22 mit einer
außerhalb
der Primärseite 12 und
außerhalb
der Sekundärseite 14 liegenden
und mithin nicht mit diesen rotierenden Leitung 53. In
entsprechender Weise verbindet die Drehdurchführung 44 einen Leitungsstrang 52 mit
Leitungen 54, 56 für die zweiten Arbeitsräume 24, 26 mit
einer wieder außerhalb
der Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 liegenden
Leitung 58.
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Den
beiden Leitungen 52, 58 ist eine Ventilanordnung 60 zugeordnet.
Diese kann, wie in der 1 erkennbar, in zwei Ventilstellungen
gebracht werden. Eine erste und in 1 dargestellte
Ventilstellung stellt eine Verbindung der Leitung 53, die
zu den ersten Arbeitsräumen 20, 22 führt, mit
einer Leitung 62 her, die zu einem nachfolgend noch beschriebenen
Ausgleichsraum 64 für
das erste Dämpferfluid führt. Eine
Leitung 66 ist in dieser ersten Ventilstellung in Verbindung
mit der zu den zweiten Arbeitsräumen 24, 26 füh renden
Leitung 58. Diese Leitung 66 führt zu einem im Wesentlichen
drucklosen Reservoir 68 für das erste Dämpferfluid.
In einer zweiten Ventilstellung der Ventilanordnung 60 ist
die Zuordnung der Leitungen 53, 58 zu den Leitungen 62, 66 vertauscht.
D. h., die zu den ersten Arbeitsräumen 20, 22 führende Leitung 53 ist
in Verbindung mit der Leitung 66 und mithin dem Reservoir 68,
während
die zu den zweiten Arbeitsräumen 24, 26 führende Leitung 58 in
Verbindung mit der Leitung 62 und somit dem Ausgleichsraum 64 ist.
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Eine
Zuführ/Abgabeanordnung 70 für das erste
Dämpferfluid
umfasst eine Pumpe 72, die über eine Leitung 74 das
erste Dämpferfluid
aus dem Reservoir 68 aufnimmt und in eine mit einem Rückschlagventil 76 versehene
Leitung 78 fördert.
In Strömungsrichtung
folgend auf das Rückschlagventil 76 ist
die Leitung 78 in Verbindung mit einem Druckspeicher 80 für das erste
Dämpferfluid.
Durch eine in drei Ventilstellungen bringbare Ventilanordnung 82 sind verschiedene
Betriebszustände
der Zuführ/Abgabeanordnung 70 einstellbar.
In einer ersten und in 1 dargestellten dieser Betriebsstellungen
ist die Leitung 78 in Verbindung mit einer zur Leitung 62 führenden
Leitung 84. In einer zweiten Ventilstellung der Ventilanordnung 82 ist
die Leitung 78 abgeschlossen, ebenso wie eine vom Reservoir 68 zur
Ventilanordnung 82 führende
Leitung 86. In einer dritten Ventilstellung der Ventilanordnung 82 ist
die Leitung 78 ebenfalls abgeschlossen, während die
Leitung 84 und mithin die Leitung 62 in Verbindung
mit der Leitung 86 und somit dem im Wesentlichen drucklosen Reservoir 68 für das erste
Dämpferfluid
ist.
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Die
Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 umfasst
weiterhin ein Volumen 88 für ein zweites Dämpferfluid.
Dieses zweite Dämpferfluid
ist im Vergleich zum ersten Dämpferfluid
vergleichsweise stark kompressibel und kann beispielsweise ein Gas,
wie z. B. Luft, sein. In einer Druckausgleichszylinderanordnung 90 ist
ein Arbeitsraum 92 für
das zweite Dämpferfluid
vorgesehen. Dieser Arbeitsraum 92 ist durch eine variable
Trennanordnung 94 vom Ausgleichsraum 64 getrennt.
Diese variable Trennanordnung 94 kann beispielsweise einen
in seiner Lage entsprechend der Druckdifferenz zwischen den beiden
Räumen 64 und 92 verschiebbaren
Trennkolben oder eine entsprechend verformbare Trennmembran umfassen.
In den Arbeitsraum 92 mündet
eine Leitung 96 ein, die zu einer in drei Ventilstellungen bringbaren
Ventilanordnung 98 führt.
Von dieser Ventilanordnung 98 führt weiterhin eine Leitung 100 weg, die
zu einer zur Umgebung hin offenen Abgabeöffnung 102 führt.
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Auch
für das
zweite Dämpferfluid
ist eine Zuführeinrichtung 104 vorgesehen,
die einen Kompressor 106 umfasst. Dieser fördert über eine
mit einem Rückschlagventil 108 ausgestattete
Leitung 110 das zweite Dämpferfluid unter Druck zur
Ventilanordnung 98 bzw. einem Druckspeicher 112 für das zweite Dämpferfluid.
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Man
erkennt in 1, dass bei einer in der 1 dargestellten
ersten Ventilstellung der Ventilanordnung 98 die Leitung 110 von
der Zuführeinrichtung 104 in
Verbindung mit der Leitung 96 und somit dem Arbeitsraum 92 für das zweite
Dämpferfluid
ist. Die zur Abgabeöffnung 102 führende Leitung 100 ist abgeschlossen.
In dieser ersten Ventilstellung kann also durch die Zuführeinrichtung 104 zweites
Dämpferfluid
in das Volumen 88 gefördert
werden und mithin die darin enthaltene Menge des zweiten Dämpferfluids
erhöht
werden. In einer zweiten Ventilstellung sind die Leitungen 110, 100 und 96 abgeschlossen, was
dazu führt,
dass die Menge des im Volumen 88 enthaltenen zweiten Dämpferfluids
invariabel ist. In einer dritten Ventilstellung ist die Leitung 110 abgeschlossen,
während
die Leitungen 96 und 100 in Verbindung sind und
somit der Arbeitsraum 92 zur Abgabeöffnung 102, also beispielsweise
zur Umgebung hin, offen ist. Da im Allgemeinen der Druck des zweiten
Dämpferfluids
in dem Arbeitsraum 92 höher
sein wird, als der Umgebungsdruck, wird in dieser dritten Ventilstellung
aus dem Volumen 88 zweites Dämpferfluid abgegeben und mithin
dessen Menge im Volumen 88 verringert.
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Um
die drei dargestellten Ventilanordnungen 96, 82 und 98 in
ihren ver schiedenen möglichen
Ventilstellungen zu positionieren bzw. zwischen den Ventilstellungen
umschalten zu können,
ist eine Ansteuervorrichtung 114 vorgesehen. Diese steht über jeweilige
Verbindungsleitungen 116, 118 und 120 in Verbindung
mit diesen Ventilanordnungen. Selbstverständlich kann die Ansteuervorrichtung 114 auch die
Pumpe 72 bzw. den Kompressor 106 aktivieren, um
zur Zufuhr von erstem Dämpferfluid
bzw. zweitem Dämpferfluid
bzw. zur Bereitstellung von entsprechendem Dämpferfluid unter erhöhtem Druck
in dem jeweiligen Druckspeicher 80 bzw. 112 die
Druckverhältnisse
beeinflussen zu können.
Hierzu kann es beispielsweise vorteilhaft sein, Drucksensoren vorzusehen,
die anzeigen, wann die Pumpe 72 bzw. der Kompressor 106 zu
betreiben sind, um für
ausreichend unter Druck stehendes erstes Dämpferfluid bzw. zweites Dämpferfluid
zu sorgen.
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Weiterhin
ist ein Lastrichtungssensor 122 vorgesehen. Dieser liefert
Information, die die Richtung wiedergibt, in welcher zwischen der
Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 ein
Drehmoment zu übertragen
ist. Eine erste Belastungsrichtung kann beispielsweise einem normalen
Zugzustand entsprechen, in welchem beispielsweise die Primärseite 12 ein
Drehmoment von einem Antriebsaggregat aufnimmt und dieses über das
erste Dämpferfluid
auf die Sekundärseite 14 überträgt. In einem
zweiten Belastungszustand, beispielsweise ein einem Motorbremszustand
entsprechender Schubzustand, überträgt die Sekundärseite 14 ein
Drehmoment über
das erste Dämpferfluid
auf die Primärseite 12.
Der Lastrichtungserfassungssensor 122 kann beispielsweise eine
Information liefern, die die Relativdrehrichtung der Primärseite 12 bezüglich der
Sekundärseite 14, ausgehend
von einer unbelasteten Neutralstellung, angibt. Diese Information
kann erforderlichenfalls noch kombiniert werden mit einer Information über die
in den verschiedenen Arbeitsräumen 20, 22 bzw. 24, 26 vorherrschenden
Drücke.
Unter Berücksichtigung
dieser Informationen steuert die Ansteuervorrichtung 114 insbesondere
die verschiedenen Ventilanordnungen 60, 82, 98,
um eine gewünschte Dämpfungscharakteristik
einzustellen. Das wird nachfolgend auch mit Bezug auf die 2 beschrieben.
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Wie
bereits vorangehend dargelegt, ist in dem in 1 dargestellten
Zustand dafür
gesorgt, dass die beiden ersten Arbeitsräume 20, 22 über die Ventilanordnung 60 in
Verbindung mit dem Ausgleichsraum 64 sind. D. h., der im
Arbeitsraum 92 vorhandene Druck des zweiten Dämpferfluids
liefert die Gegenkraft bzw. den Gegendruck zu dem in den ersten
Arbeitsräumen 20, 22 vorhandenen
Druck des ersten Dämpferfluids.
Es sei hierzu zunächst
angenommen, dass die Ventilanordnung 98 in ihrer mittleren
Ventilstellung ist, in welcher das Volumen 88 des zweiten
Dämpferfluids
abgeschlossen ist. In diesem Zustand, in welchem also ein Drehmoment
zwischen der Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 über das
in den ersten Arbeitsräumen 20, 22 vorhandene erste
Dämpferfluid übertragen
wird, sei weiter angenommen, dass die in 2 mit dicker
durchgezogener Linie erkennbare Kennlinie K1 eingestellt ist. Die Kompressibilität des zweiten
Dämpferfluids
im Volumen 88, insbesondere im Arbeitsraum 92,
ermöglicht eine
zunächst
vergleichsweise starke Relativdrehung zwischen der Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 ausgehend
von einem Relativdrehwinkel α =
0 ohne wesentlichen Drehmomentenanstieg. Bei Erreichen eines gewissen
Grenzwinkels knickt diese Kennlinie K1 relativ stark ab, was zu
einer vergleichsweise starken bzw. steifen Kopplung zwischen der Primärseite 12 und
der Sekundärseite 14 führt. Es
sei weiter noch erwähnt,
dass in diesem Zustand, der also einem Zugzustand entspricht, die
beiden zweiten Arbeitsräume 24, 26 durch
die Verbindung mit dem Reservoir 68 im Wesentlichen drucklos
gehalten sind und zu einer Dämpfungswirkung
lediglich insofern beitragen, als bei beispielsweise durch Drehmomentschwingungen
oszillierender Volumenänderung entsprechende
Volumenströme
in den verschiedenen Leitungssträngen
bzw. Leitungen selbstverständlich
auch zu Drosseleffekten und somit einer Energiedissipierung führen.
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Wird
ausgehend von dem vorangehend beschriebenen Zustand beispielsweise
die Ventilanordnung 98 in die in 1 erkennbare
Ventilstellung gebracht, in welcher der Arbeitsraum 92 in
Verbindung mit der Zuführeinrichtung 104 ist,
wird der Druck- bzw. auch die Menge des zweiten Dämpferfluids
im Volumen 88 und insbesondere auch im Arbeitsraum 92 erhöht. Je nach
Erhöhung
dieser Menge des zweiten Fluids bedeutet dies eine Verschiebung
zu einer Kennlinie K2 bzw. bei noch weiterer Mengenerhöhung zu
einer Kennlinie K3 in 2. Man erkennt, dass eine Erhöhung der
Menge des zweiten Dämpferfluids
dazu führt,
dass der bei der Kennlinie K1 noch vergleichsweise deutlich vorhandene
Knick in einen allmählichen Übergang
und einen entsprechend allmählichen
Drehmomentenanstieg bei zunehmendem Relativdrehwinkel führt. Dies
bedeutet, dass durch Erhöhung
der Menge des zweiten Dämpferfluids
vor allem bei größeren Drehmomenten
die Härte
bzw. Steifigkeit der Dämpfung
gemindert werden kann, wobei diese Steifigkeit definiert sein kann durch
den Gradienten der jeweiligen Kennlinie bei einem Vergleichsdrehmoment.
Dieses ist in der 2 beispielsweise bei einem Wert
von 700 Nm angenommen und mit der Linie V gekennzeichnet. Man erkennt
deutlich, dass der Gradient und mithin die Steifigkeit des jeweiligen
Dämpfungssystems
mit zunehmender Menge des zweiten Dämpferfluids abnimmt. Diese
Beeinflussung der Menge des zweiten Dämpferfluids, erreichbar durch
das Bringen der Ventilanordnung 98 in seine verschiedenen
möglichen
Ventilstellungen, gestattet es also, insbesondere auch bei großen zu übertragenden
Drehmomenten eine vergleichsweise starke Entkopplung zwischen der
Primärseite
und der Sekundärseite
vorzugeben bzw. in Abhängigkeit
von einem zu übertragenden
Drehmoment die gewünschte
Steifigkeit einzustellen.
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Zusätzlich zu
dieser Einstellbarkeit wird es durch Umschalten der Ventilanordnung 82 möglich, den
Arbeitspunkt auf einer jeweiligen Kennlinie zu verschieben. Eine
Druckerhöhung
in der Leitung 62 hat die gleiche Wirkung, wie eine Erhöhung des Drehmoments
und mithin eine stärkere
Kompression des ersten Dämpferfluids
in den ersten Arbeitsräumen 20, 22.
Auch somit kann also durch Gleichhalten des Drucks im Leitungsstrang 62,
durch Erhöhen desselben
oder durch Absenken dieses Drucks ein zusätzlicher Einfluss auf das Dämpfungsverhalten genommen
werden.
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Durch
Umschalten der Ventilanordnung 60 zwischen ihren beiden
Ventilstellungen wird es möglich,
ein derartiges Dämpfungsverhalten
nicht nur zu nutzen, wenn das Antriebssystem in einem Zugzustand
ist, also ein Drehmoment von der Primärseite 12 auf die
Sekundärseite 14 geleitet
werden soll und mithin das in den ersten Arbeitsräumen 20, 22 enthaltene
erste Dämpferfluid
komprimiert wird. Wird nämlich
die Ventilanordnung 60 in die in 1 nicht
dargestellte Ventilstellung gebracht, in welcher die Leitung 53 in
Verbindung mit der Leitung 66 und somit dem Reservoir 68 ist,
während
die Leitung 58 und mit dieser die zweiten Arbeitsräume 24, 26 in
Verbindung mit der Leitung 62 und somit dem Ausgleichsraum 64 sind,
kann unter Kompression des in den zweiten Arbeitsräumen 24, 26 enthaltenen
ersten Dämpferfluids ein
Drehmoment von der Sekundärseite 14 auf
die Primärseite 12 übertragen
werden und somit beispielsweise das Bremsmoment einer im Leerlauf
drehenden Brennkraftmaschine zum Abbremsen eines Fahrzeugs genutzt
werden. Auch in diesem Zustand kann dann durch Verstellen der Ventile 98 bzw. 82 der
gleiche Einfluss auf die Dämpfungscharakteristik genommen
werden, wie vorangehend beschrieben, wobei selbstverständlich insbesondere
auch in der Veränderung
der Menge des zweiten Dämpferfluids in
dem Arbeitsraum 92 differenziert werden kann zwischen einem
Schubbetrieb und einem Zugbetrieb.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung erkennt man, dass mit dem erfindungsgemäßen Aufbau
einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 eine
große
Variabilität
in der Betriebscharakteristik erlangt werden kann, ohne im Bereich
der rotierenden Systembereiche, also im Bereich der Primärseite 12 und
im Bereich der Sekundärseite 14, übermäßig viel
Bauraum bereitstellen zu müssen.
Da das Drehmoment lediglich über
das erste Dämpferfluid übertragen
wird, kann der gesamte das zweite Dämpferfluid enthaltene Systembereich
vollständig
außerhalb dieser
rotierenden Baugruppen angeordnet werden. Dies verringert nicht
nur den erforderlichen Bauraum der Primärseite 12 bzw. Sekundärseite 14,
sondern vermeidet gleichzeitig noch Leckageprobleme einer Drehdurchführung für ein gasförmiges zweites Dämpferfluid.
Weiterhin ist es nicht erforderlich, die verschie denen Fluidvolumina
bereits im Stadium der Konstruktion festzulegen und mithin auch
die Dämpfungscharakteristik
entsprechend festzulegen. Durch das Herausnehmen des Volumens 88 des
zweiten Dämpferfluids
und aller diesem zugeordneten Systembereiche, insbesondere der Ventilanordnung 98 und
der Zuführeinrichtung 104,
aus dem rotierenden Systembereich wird es möglich, diese Baugruppen an
beliebiger Position in einem Fahrzeug anzuordnen. Sie müssen insbesondere
nicht mehr innerhalb einer Getriebeglocke angeordnet werden, sondern können durch
entsprechende Leitungsverbindung angeschlossen werden.
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Ein
weiterer Vorteil des vorangehend beschriebenen Systems ist, dass
durch das Bereitstellen der Druckspeicher 80, 112 eine
jeweilige Druckerhöhung
bzw. Mengenerhöhung
möglich
wird, ohne dazu spontan die jeweiligen Pumpen bzw. Kompressoren
in Betrieb setzen zu müssen
bzw. diese permanent arbeiten zu lassen.
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Die
Einstellung der verschiedenen Ventilstellungen zur Beeinflussung
der Dämpfungscharakteristik
kann selbstverständlich
auch unter Berücksichtigung
weiterer Größen, wie
beispielsweise des in einen Antriebsstrang von einem Antriebsaggregat
eingeleiteten Drehmoments, erfolgen, um somit nicht nur die Drehmomentenflussrichtung
erkennen zu können
und erforderlichenfalls zwischen Schub- und Zugzustand unterscheiden
zu können,
sondern auch insbesondere im Zugzustand rechtzeitig eine Drehmomentenvariation
erkennen zu können
und mithin eine Anpassung der Dämpfungscharakteristik
an die Größe des zu
erwartenden, über
die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 zu übertragenden
Drehmoment vornehmen zu können.
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In 3 ist
eine konstruktive Ausführung
der wesentlichen Systembereiche der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 im
Längsschnitt,
also einem eine Drehachse A enthaltenden Schnitt, dargestellt. Man
erkennt die Primärseite 12,
die hier ausgebildet ist mit zwei Scheibenteilen 130, 132.
Das Scheibenteil 130 ist radial innen durch Schraubbolzen 134 an
eine Antriebs welle, also beispielsweise eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine,
drehfest anzubinden. Das Scheibenteil 132 begrenzt zusammen
mit dem Scheibenteil 130 nach radial außen hin und in axialer Richtung
die ersten und zweiten Arbeitsräume 20, 22, 24, 26 für das erste
Arbeitsfluid. Man erkennt weiterhin die Sekundärseite 14 mit einem
ringartigen radial inneren Bereich 136, der die beiden
mit einem Winkelabstand von 180° sich
davon weg erstreckenden Begrenzungswandungen 36, 38 mit
den daran vorgesehenen Dichtungen 42, 43 trägt. Die
Arbeitsräume 20, 22, 24 und 26 sind
in axialer Richtung fluiddicht abgeschlossen durch zwei Dichtungsringe 138, 140 zwischen
dem ringartigen Bereich 136 und den beiden Scheibenteilen 130, 132.
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Man
erkennt weiterhin schematisch angedeutet die Leitungsstränge 46 und 52,
die von der Drehdurchführung 44 innerhalb
der Sekundärseite 14 zu
den ersten Arbeitsräumen 20, 22 bzw.
den zweiten Arbeitsräumen 24, 26 des
ersten Dämpferfluids
führen.
Die Drehdurchführung 44 ist,
wie in 3 auch erkennbar, mit mehreren die verschiedenen
Leitungsstränge
voneinander trennenden Dichtungselementen 142, 144, 146 ausgebildet,
die zwischen einem achsartigen Fortsatz 148 der Sekundärseite 14 und
einem nicht rotierenden Hülsenbauteil 150 wirken.
Ferner sind noch weiter axial entfernt liegende Leckagesicherungsdichtungen 152, 154 vorgesehen,
welche beidseits der Dichtungen 142, 144, 146 Druckräume begrenzen,
die durch eine Leckageleitung 156 in Verbindung mit dem
Reservoir 68 sind. Somit kann eine Leckage des ersten Dämpferfluids aus
dem Bereich der Drehdurchführung 44 heraus vermieden
werden.
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Der
bereits angesprochene achsartige Fortsatz 148 der Sekundärseite 14 kann
beispielsweise mit dem Eingangsbereich einer Reibungskupplung 158 verbunden
sein, die im Drehmomentenfluss auf die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 folgt.
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Man
erkennt in 3, dass der die verschiedenen
nicht rotierenden Leitungen enthaltende Bereich, in welchem auch
die Ventilanordnung 60 aufgenommen ist, so aufgebaut sein
kann, dass er die Drehdurchführung 44,
also insbesondere auch das hülsenartige
Bauteil 150 derselben, vollständig umgibt. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
lediglich an einem Umfangsbereich dieses nicht rotierenden hülsenartigen
Bauteils 150 einen Ansatz vorzusehen, der dann die entsprechenden
Leitungsbereiche enthält.
Weiterhin ist es selbstverständlich,
dass, wie in 3 angedeutet, an mehreren Umfangsbereichen oder
beispielsweise auch ringartig umlaufend die Druckausgleichszylinderanordnung 90 vorgesehen ist,
oder, dass diese ebenfalls nur an einer Umfangsposition vorhanden
ist. Die in der 3 offen dargestellten Leitungen 62, 66 und 96 schließen dann selbstverständlich an
die in der 1 bereits erkennbaren Leitungen
bzw. Ventilanordnungen an.
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Weiter
sei noch erwähnt,
dass die Primärseite 12 beispielsweise
einen Anlasserzahnkranz 160 tragen kann, über welchen
ohne die Zwischenschaltung irgendwelcher Elastizitäten eine
Brennkraftmaschine gestartet werden kann.
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Eine
abgewandelte Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten
Torsionsschwingungsdämpferanordnung 10 ist
in 4 gezeigt. Hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche Baugruppen. Im Folgenden wird lediglich auf die zur Ausgestaltungsform
der 1 bestehenden Unterschiede eingegangen.
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Man
erkennt bei der in 4 gezeigten Ausgestaltungsform,
dass das Volumen 88 des zweiten Dämpferfluids im Wesentlichen
nur den Arbeitsraum 92 in der Druckausgleichszylinderanordnung 90 umfasst.
Dieser Arbeitsraum 92 ist in seinem Volumen zwar durch
die Verschiebung der variablen Trennanordnung 94 veränderbar.
Nicht verändert
werden kann jedoch bei dieser Ausgestaltungsform die Menge des im
Volumen 88 enthaltenen zweiten Dämpferfluids. Dies bedeutet,
dass durch die Vorgabe dieser Menge des zweiten Dämpferfluids
eine Kennlinie mit vorgegebener Steifigkeit, also vorgegebenem Gradienten,
insbesondere im Bereich höherer
Drehmomente, ausgewählt
wird. Diese Kennlinie kann dann nicht mehr verändert werden. Lediglich der
Arbeitspunkt auf der Kennlinie kann durch Veränderung des Drucks des ersten
Dämpferfluids
beeinflusst werden. Dadurch wird es insbesondere möglich, beispielsweise
bei vergleichsweise großen
zu übertragenden Drehmomenten
eine Rückstellung
der Primärseite 12 bezüglich der
Sekundärseite 14 in
einen Relativdrehwinkelbereich zu erlangen, der dem in der 4 und selbstverständlich in
der 1 dargestellten bzw. unbelasteten Zustand entspricht,
so dass auch in dieser Phase vergleichsweise starke Drehmomentschwankungen,
die zu entsprechend starken Auslenkungen der Primärseite 12 bezüglich der
Sekundärseite 14 führen, in
geeigneter Weise abgefangen werden können.
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Trotz
der Tatsache, dass bei der in 4 gezeigten
Ausgestaltungsform die Menge des zweiten Dämpferfluids nicht veränderbar
ist, wird es auf Grund des Umstands, dass keine elementare Bauraumbeschränkung für das Volumen 88 besteht, möglich, beispielsweise
eine der Kennlinie K3 in 2 entsprechende Kennlinie einzustellen,
nämlich dadurch,
dass das Volumen 88 entsprechend groß gewählt wird. Dies verbindet den
Vorteil einer vergleichsweise weniger steifen Kennlinie des Dämpfersystems
mit einer deutlich vereinfachten konstruktiven Ausführung, da
auf die in 1 erkennbare Ventilanordnung 98 sowie
die Zuführeinrichtung 104 vollständig verzichtet
werden kann.
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Eine
weitere abgewandelte Ausgestaltungsform ist in 5 gezeigt.
Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
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Man
erkennt bei der in 5 gezeigten Ausgestaltungsform,
dass die Ventilanordnung 60 der Ausgestaltungsformen der 1 und 4 hier nicht
vorhanden ist. Dies bedeutet, dass die Drehdurchführung 44 lediglich
eine Verbindung zwischen dem Leitungsstrang 46 und der
Leitung 53, also der Druckausgleichszylinderanordnung 90 und
den zu den ersten Arbeitsräumen 20 und 22 führenden
Leitungen 48 und 50, herstellen muss. Dies ermöglicht eine
deutlich einfachere und kompaktere Ausgestaltung der Drehdurchführung 44.
Die zweiten Arbeitsräume 24, 26 dienen
in dieser Ausgestaltungs variante lediglich als Ausgleichsvolumina,
um bei Relativdrehung zwischen der Primärseite 12 und der
Sekundärseite 14 eine
entsprechende Verringerung bzw. Vergrößerung der Volumina der ersten
Arbeitsräume 20, 22 zu
ermöglichen.
Dies bedeutet, dass der Leitungsstrang 52 mit den Leitungen 54 und 56,
ebenso wie die zweiten Arbeitsräume 24 und 26 kein
erstes Dämpferfluid,
sondern beispielsweise Luft enthalten und über eine Ausgleichsöffnung 150 zur
Umgebung hin offen sind. Dies hat zur Folge, dass bei dieser Ausgestaltungsform
die Dämpfungswirkung,
welche primär
durch die Kompressibilität
des zweiten Dämpferfluids
in dem Arbeitsraum 92 erzeugt wird, nur dann erhaltbar
ist, wenn die ersten Arbeisträume 20, 22 auf
Druck belastetet werden, also beispielsweise ein Antriebssystem
im Zugzustand ist. Eine Variation der Dämpfungscharakteristik kann
beispielsweise durch Verändern
des Drucks des ersten Dämpferfluids
vermittels der Verstellung der Ventilanordnung 82 erlangt
werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch eine Ausgestaltungsform
möglich
ist, bei welcher, so wie in 1 erkennbar,
keine Ventilanordnung 60 vorhanden ist und somit die Drehdurchführung 44 nur
zu den ersten Arbeitsräumen 20, 22 führt, und
bei welcher weiterhin, so wie in 4 erkennbar,
die Druckausgleichszylinderanordnung 90 bzw. der Arbeitsraum 92 nicht
an eine Ventilanordnung 98 angeschlossen ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die in 3 gezeigte
konstruktive Ausführung
für alle
in den 1, 4 und 5 gezeigten
Ausgestaltungsvarianten einsetzbar ist. Bei der in 4 gezeigten Variante
müsste
lediglich der Arbeitsraum 92, also die von diesem weg führende Leitung 96,
dicht abgeschlossen werden. Bei der in 5 gezeigten
Variante würde
der außerhalb
der Drehdurchführung 44 angeordnete
Teil lediglich die Leitung 53 bzw. damit fest verbunden
die Leitung 62 enthalten, nicht mehr jedoch die Leitung 58 und
die Leitung 66.