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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 14/275,235, eingereicht am 12. Mai 2014, und beansprucht ferner die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/822,494, eingereicht am 13. Mai 2013. Die gesamte Offenlegung der oben genannten Anmeldung ist hier durch Verweis einbezogen.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenlegung betrifft einen Dämpfer oder einen Stoßdämpfer. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Austrittscheibe zum Steuern der Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers, insbesondere bei einem geringen Hydraulikfluidstrom.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenlegung, die nicht notwendigerweise dem Stand der Technik entsprechen.
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Stoßdämpfer werden in Zusammenhang mit Fahrzeugaufhängungssystemen und anderen Aufhängungssystemen verwendet, um unerwünschte Vibrationen aufzunehmen, die bei Bewegung des Aufhängungssystems auftreten. Zum Aufnehmen dieser unerwünschten Vibrationen sind Fahrzeugstoßdämpfer generell zwischen gefederten (Karosserie) und ungefederten (Aufhängung/Chassis) Massen des Fahrzeugs verbunden.
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Es sind verschiedene Typen von Stoßdämpfern entwickelt worden, um die gewünschten Dämpfungskräfte in Bezug auf verschiedene Fahrzeugleistungscharakteristiken zu erzeugen. Zum Beispiel ist ein Kolben, der sich in einem Druckrohr des Stoßdämpfers befindet, über eine Kolbenstange mit dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs verbunden und ist das Druckrohr mit dem ungefederten Abschnitt des Fahrzeugs verbunden. Der Kolben ist in der Lage, über eine Ventileinrichtung den Fluidstrom zwischen gegenüberliegenden Seiten des Kolbens zu begrenzen. Insbesondere wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt oder auseinandergezogen wird, ist der Stoßdämpfer in der Lage, eine Dämpfungskraft zu produzieren, die der unerwünschten Vibration entgegenwirkt, welche andernfalls von dem ungefederten Abschnitt zu dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs übertragen würde.
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Bei einem weiteren Beispiel weist ein Doppelrohr-Stoßdämpfer ein Fluidreservoir auf, das zwischen dem Druckrohr und einem Reservoirrohr ausgebildet ist. Ein Bodenventil, das sich zwischen der unteren Arbeitskammer (dem Bereich unter dem Kolben) und dem Reservoir befindet, begrenzt den Fluidstrom zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Reservoir, um eine Dämpfungskraft zu produzieren, die ebenfalls der unerwünschten Vibration entgegenwirkt. Je größer das Maß ist, in dem der Fluidstrom in dem Stoßdämpfer durch den Kolben und/oder das Bodenventil eingeschränkt wird, desto größer sind die Dämpfungskräfte, die von dem Stoßdämpfer erzeugt werden. Somit würde ein stark eingeschränkter Fluidstrom eine harte Fahrt bewirken, während ein weniger eingeschränkter Fluidstrom eine weiche Fahrt bewirken würde.
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Wegen einer exponentiellen Beziehung zwischen Druckabfall und Strömungsrate ist es schwierig, eine Dämpfungskraft bei relativ niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu erhalten, insbesondere bei Geschwindigkeiten nahe null, während akzeptable Dämpfungskräfte bei den relativ hohen Kolbengeschwindigkeiten aufrechterhalten werden. Eine Dämpfungskraft bei niedriger Drehzahl ist für das Fahrverhalten wichtig, da die meisten Fahrverhalten-Ereignisse von Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeiten bei relativ niedriger Drehzahl gesteuert werden, was somit zu Kolbengeschwindigkeiten bei relativ niedriger Drehzahl führt.
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Verschiedene Systeme zum Abstimmen von Stoßdämpfern bei einer Bewegung des Kolbens bei niedriger Drehzahl weisen einen Ableitaustritt für eine feste niedrige Drehzahl auf, der über den Kolben und/oder das Bodenventil stets offen ist. Der Ableitaustritt kann durch Verwenden von an den Dichtungslandbereich angrenzenden Kerben geschaffen werden, die zum Beispiel an einer flexiblen Scheibe positioniert sind. Zum Realisieren der Steuerung bei niedriger Drehzahl müssen die Kerben klein genug sein, um eine Einschränkung bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten zu schaffen. Wenn dies erfüllt ist, arbeitet der Fluidstrom bei niedrigen Drehzahlen des Ventilsystems über einen sehr kleinen Geschwindigkeitsbereich.
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Wenn sich die Temperatur des Fluids erhöht oder verringert, verändert sich auch die Konsistenz des Fluids. Zum Beispiel ist die Viskosität des Fluids bei niedrigen Temperaturen höher (dickes Fluid) und ist bei hohen Temperaturen niedrig (dünnes Fluid). Entsprechend kann bei hohen Temperaturen der Ableitaustritt, der einen geraden Kanal aufweist, das strömende Fluid nicht einschränken und kann bei niedrigen Temperaturen das Fluid bewirken, dass die Scheiben vorzeitig ausgelenkt werden, wodurch die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten beeinträchtigt werden.
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ÜBERBLICK
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Dieser Abschnitt liefert einen generellen Überblick über die Offenlegung und ist keine umfassende Offenlegung ihres vollständigen Umfangs oder sämtlicher ihrer Merkmale. Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Ableitscheibe, die den Fluidstrom zwischen einer oberen Arbeitskammer und einer unteren Arbeitskammer bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten einschränkt. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenlegung einen Stoßdämpfer für ein Fahrzeug. Der Stoßdämpfer weist eine Ventilscheibenanordnung auf, die die Ableitscheibe umfasst. Die Ableitscheibe begrenzt einen Austritt mit einer im Wesentlichen nichtlinearen Kontur, der mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Bereichen bildet. Der Austritt erstreckt sich zu einem Außendurchmesser der Ableitscheibe. Während die Ventilscheibenanordnung im Wesentlichen einen Durchgang zwischen der oberen Arbeitskammer und der unteren Arbeitskammer verschließt, bildet der Austritt der Ableitscheibe einen Ableitkanal, durch den eine eingeschränkte Menge an Fluid zwischen der oberen Arbeitskammer und der unteren Arbeitskammer strömen kann.
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Weitere Anwendungsbereiche werden anhand der hier gelieferten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in diesem Überblick dienen nur zum Zweck der Veranschaulichung und dürfen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenlegung verstanden werden.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zum Zweck der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht sämtlicher möglicher Implementierungen und dürfen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenlegung verstanden werden.
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1 ist eine schematische Darstellung eines typischen Fahrzeugs, das mindestens einen Stoßdämpfer aufweist;
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2 ist eine geschnittene Seitenansicht eines beispielhaften Stoßdämpfers mit einer Doppelrohr-Ausgestaltung;
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3A ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer beispielhaften Kolbenanordnung für den Stoßdämpfer von 2;
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3B ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Ventilscheibenanordnung, die von 3B in 3A eingekreist ist;
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4 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer beispielhaften Bodenventilanordnung;
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5 ist eine geschnittene Seitenansicht eines beispielhaften Stoßdämpfers mit einer Einrohr-Ausgestaltung;
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6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer beispielhaften Kolbenanordnung für den Stoßdämpfer von 5;
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ventilscheibenanordnung;
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ableitscheibe für die Ventilscheibenanordnung;
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9 ist eine Draufsicht der Ableitscheibe von 8;
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10A ist eine vergrößerte Ansicht eines Austritts der Ableitscheibe, der von 10A in 9 eingekreist ist;
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10B ist eine vergrößerte Ansicht eines Engpasses des Austritts, der von 10B in 10A eingekreist ist;
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11A, 11B, 11C und 11D sind mehrere Beispiele für einen Austritt der Ableitscheibe;
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12A und 12B sind Beispiele für einen Austritt für die Ableitscheibe mit einem Engpass an einem Außendurchmesser der Ableitscheibe; und
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13 ist ein Beispiel eines Austritts für die Ableitscheibe mit einem Engpass, der sich zu einem Außendurchmesser der Ableitscheibe erstreckt.
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Entsprechende Bezugszeichen zeigen durchgängig entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und darf nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenlegung, Anwendung oder Verwendungen verstanden werden. In 1 ist ein Fahrzeug 10, das ein Aufhängungssystem mit Stoßdämpfern umfasst, die eine Ableitscheibe aufweisen, gemäß der vorliegenden Offenlegung dargestellt. Das Fahrzeug 10 ist als Personenkraftwagen mit einer Vorder- und einer Hinterachsenanordnung gezeigt. Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Offenlegung können jedoch auch bei anderen Typen von Fahrzeugen oder bei anderen Typen von Anwendungen verwendet werden. Beispiele für diese alternativen Anordnungen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Fahrzeuge mit nicht unabhängigen vorderen und/oder nicht unabhängigen hinteren Aufhängungen, Fahrzeuge mit unabhängigen vorderen und/oder unabhängigen hinteren Aufhängungen oder andere Aufhängungssysteme, die im Stand der Technik bekannt sind. Ferner bezieht sich der Ausdruck ”Stoßdämpfer”, wie er hier verwendet wird, auf Dämpfer im Allgemeinen und umfasst somit Dämpferstäbe und andere Dämpferauslegungen, die im Stand der Technik bekannt sind.
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Das Fahrzeug 10 weist eine hintere Aufhängung 12, eine vordere Aufhängung 14 und eine Karosserie 16 auf. Die hintere Aufhängung 12 weist eine (nicht gezeigte) sich quer erstreckende Hinterachsenanordnung auf, die so ausgelegt ist, dass sie Hinterräder 18 trägt. Die Hinterachsenanordnung steht über ein Paar von Stoßdämpfern 20 und ein Paar von Federn 22 in Wirkverbindung mit der Karosserie 16. Auf im Wesentlichen gleiche Weise weist die vordere Aufhängung 14 eine (nicht gezeigte) sich quer erstreckende Vorderachsenanordnung auf, die Vorderräder 24 trägt. Die Vorderachsenanordnung steht über ein Paar von Stoßdämpfern 26 und ein Paar von Federn 28 in Wirkverbindung mit der Karosserie 16. Die Stoßdämpfer 20 und 26 dienen zum Dämpfen der relativen Bewegung des ungefederten Abschnitts (d. h. der vorderen bzw. der hinteren Aufhängung 12 und 14) und des gefederten Abschnitts (d. h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10.
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2 zeigt ein Beispiel des Stoßdämpfers 20. Obwohl 2 nur den Stoßdämpfer 20 zeigt, versteht sich, dass der Stoßdämpfer 26 dem Stoßdämpfer 20 im Wesentlichen ähnlich ist. Der Stoßdämpfer 26 unterscheidet sich von dem Stoßdämpfer 20 nur in der Art und Weise, in der er mit der gefederten und der ungefederten Masse des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Der Stoßdämpfer 20 weist ein Druckrohr 30, eine Kolbenanordnung 32, eine Kolbenstange 34, ein Reserverohr 36 und eine Bodenventilanordnung 38 auf.
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Das Druckrohr 30 begrenzt eine Fluidkammer 40. Die Kolbenanordnung 32 ist gleitfähig in dem Druckrohr 30 angeordnet und unterteilt die Fluidkammer 40 in eine obere Arbeitskammer 42 und eine untere Arbeitskammer 44. Die Kolbenstange 34 ist an der Kolbenanordnung 32 angebracht und erstreckt sich durch die obere Arbeitskammer 42 und durch eine Kappe 48 am oberen Ende, die das obere Ende des Druckrohrs 30 verschließt. Das Ende der Kolbenstange 34 gegenüber der Kolbenanordnung 32 ist so ausgelegt, dass es an dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 10 gesichert ist, wie oben diskutiert worden ist. Eine Ventileinrichtung in der Kolbenanordnung 32 steuert die Bewegung des Fluids zwischen der oberen Arbeitskammer 42 und der unteren Arbeitskammer 44 bei der Bewegung der Kolbenanordnung 32 in dem Druckrohr 30.
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Das Reserverohr 36 umgibt das Druckrohr 30, um eine Fluidreservoirkammer 50 zu begrenzen, die sich zwischen dem Druckrohr 30 und dem Reserverohr 36 befindet. Das untere Ende des Reserverohrs 36 wird von einer Bodentasse 52 verschlossen, die so ausgelegt ist, dass sie mit der ungefederten Masse des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Die Bodenventilanordnung 38 ist zwischen der unteren Arbeitskammer 44 und der Reservoirkammer 50 angeordnet, um den Fluidstrom zwischen den Kammern 44 und 50 zu steuern.
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In 3A und 3B ist ein Beispiel der Kolbenanordnung 32 dargestellt. Die Kolbenanordnung 32 weist einen Kolbenkörper 60, eine Druckstufenventilanordnung 62 und eine Zugstufenventilanordnung 64 auf. Der Kolbenkörper 60 ist an der Druckstufenventilanordnung 62 angebaut, und die Zugstufenventilanordnung 64 ist an dem Kolbenkörper 60 angebaut. Eine Mutter 68 sichert diese Komponenten an der Kolbenstange 34.
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Der Kolbenkörper 60 begrenzt eine Vielzahl von Druckstufendurchgängen 70 und eine Vielzahl von Zugstufendurchgängen 72. Die Druckstufendurchgänge 70 und die Zugstufendurchgänge 72 erstrecken sich durch den Kolbenkörper 60. Die Druckstufenventilanordnung 62 weist einen Halter 74, eine Ventilscheibe 76 und eine Feder 78 auf. Der Halter 74 stößt an den Kolbenkörper 60 an. Die Ventilscheibe 76 stößt an den Kolbenkörper 60 an und verschließt die Druckstufendurchgänge 70, während die Zugstufendurchgänge 72 offen bleiben. Die Feder 78 ist zwischen dem Halter 74 und der Ventilscheibe 76 angeordnet, um die Ventilscheibe 76 gegen den Kolbenkörper 60 vorzuspannen.
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Bei einem Druckhub wird ein Fluid in der unteren Arbeitskammer 44 mit Druck beaufschlagt, wodurch bewirkt wird, dass der Fluiddruck gegen die Ventilscheibe 76 wirkt. Wenn der gegen die Ventilscheibe 76 wirkende Fluiddruck die Vorspannlast der Feder 78 überwindet, trennt sich die Ventilscheibe 76 von dem Kolbenkörper 60, um die Druckstufendurchgänge 70 zu öffnen und einen Fluidstrom von der unteren Arbeitskammer 44 zu der oberen Arbeitskammer 42 zu ermöglichen. Bei einem Zughub sind die Druckstufendurchgänge 70 von der Ventilscheibe 76 verschlossen.
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Die Zugstufenventilanordnung 64 weist einen Abstandshalter 80, eine Ventilscheibenanordnung 82, einen Halter 84 und eine Feder 86 auf. Der Abstandshalter 80 ist zwischen dem Kolbenkörper 60 und der Mutter 68 angeordnet. Der Abstandshalter 80 hält den Kolbenkörper 60 und die Druckstufenventilanordnung 62 und ermöglicht dabei das Anziehen der Mutter 68, ohne dass entweder die Ventilscheibe 76 oder die Ventilscheibenanordnung 82 zusammengedrückt wird. Die Ventilscheibenanordnung 82 ist gleitfähig an dem Abstandshalter 80 aufgenommen und stößt an den Kolbenkörper 60 an. Die Ventilscheibenanordnung 82 verschließt im Wesentlichen die Zugstufendurchgänge 72, während die Druckstufendurchgänge 70 offen bleiben. Der Halter 74 ist ebenfalls gleitfähig an dem Abstandshalter 80 aufgenommen, und er stößt an die Ventilscheibenanordnung 82 an. Die Ventilscheibenanordnung 82 weist eine Vielzahl von Scheiben 88 auf, von denen mindestens eine eine Ableitscheibe 90 ist (3B und 5). Die Ableitscheibe 90 ermöglicht, dass eine begrenzte Menge an Ableitströmung die Zugstufenventilanordnung 64 umgeht.
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Bei einem Zughub wird ein Fluid in der oberen Arbeitskammer 42 mit Druck beaufschlagt, wodurch bewirkt wird, dass der Fluiddruck gegen die Ventilscheibenanordnung 82 wirkt. Wenn der gegen die Ventilscheibenanordnung 82 wirkende Fluiddruck die Biegelast für die Ventilscheibenanordnung 82 überwindet, wird die Ventilscheibenanordnung 82 elastisch ausgelenkt, wodurch die Zugstufendurchgänge 72 geöffnet werden und ein Fluidstrom von der oberen Arbeitskammer 42 zu der unteren Arbeitskammer 44 ermöglicht wird. Vor dem Auslenken der Ventilscheibenanordnung 82 strömt eine kontrollierte Menge an Fluid durch die Ableitscheibe 90 von der oberen Arbeitskammer 42 zu der unteren Arbeitskammer 44, um eine Dämpfung bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu bieten.
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In 4 ist ein Beispiel der Bodenventilanordnung 38 dargestellt. Die Bodenventilanordnung 38 weist einen Ventilkörper 92, eine Druckstufenventilanordnung 94 und eine Zugstufenventilanordnung 96 auf. Der Ventilkörper 92 begrenzt eine Vielzahl von Druckstufendurchgängen 98 und eine Vielzahl von Zugstufendurchgängen 100.
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Die Druckstufenventilanordnung 94 umfasst eine Ventilscheibenanordnung 102. Die Ventilscheibenanordnung 102 weist eine Vielzahl von Scheiben auf, von denen mindestens eine der Scheiben die Ableitscheibe 90 sein kann, um zu ermöglichen, dass eine begrenzte Menge an Ableitströmung die Druckstufenventilanordnung 94 umgeht. Wenn ein Fluiddruck an die Ventilscheibenanordnung 102 angelegt wird, wird die Scheibe am Außenumfangsrand elastisch ausgelenkt, um die Druckstufenventilanordnung 94 zu öffnen.
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Bei einem Druckhub wird ein Fluid in der unteren Arbeitskammer 44 mit Druck beaufschlagt, und durch den Fluiddruck in den Druckstufendurchgängen 98 wird schließlich die Druckstufenventilanordnung 94 durch Auslenken der Ventilscheibenanordnung 102 geöffnet. Die Druckstufenventilanordnung 94 der Kolbenanordnung 32 ermöglicht einen Fluidstrom von der unteren Arbeitskammer 44 zu der Reservoirkammer 50. Vor dem Auslenken der Ventilscheibenanordnung 102 strömt eine kontrollierte Menge an Fluid durch die Ableitscheibe 90 von der unteren Arbeitskammer 44 zu der Reservoirkammer 50, um eine Dämpfung bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu bieten.
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Die Zugstufenventilanordnung 96 weist eine Ventilscheibe 104 und eine Ventilfeder 106 auf. Die Ventilscheibe 104 stößt an den Ventilkörper 92 an und verschließt die Zugstufendurchgänge 100. Die Ventilfeder 106 spannt die Ventilscheibe 104 gegen den Ventilkörper 92 vor. Bei einem Zughub wird der Druck des Fluids in der unteren Arbeitskammer 44 verringert, wodurch bewirkt wird, dass der Fluiddruck in der Reservoirkammer 50 gegen die Ventilscheibe 104 wirkt. Wenn der Fluiddruck gegen die Ventilscheibe 104 die Vorspannlast der Ventilfeder 106 überwindet, trennt sich die Ventilscheibe 104 von dem Ventilkörper 92, um die Zugstufendurchgänge 100 zu öffnen und einen Fluidstrom von der Reservoirkammer 50 zu der unteren Arbeitskammer 44 zu ermöglichen.
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Beim Druckhub des Stoßdämpfers 20 können die Dämpfungscharakteristiken von der Druckstufenventilanordnung 62 und/oder der Druckstufenventilanordnung 94 gesteuert werden, die den Fluidstrom von der unteren Arbeitskammer 44 zu der Reservoirkammer 50 aufnimmt. Beim Zughub können die Dämpfungscharakteristiken von der Zugstufenventilanordnung 64 und/oder der Zugstufenventilanordnung 96 gesteuert werden. Bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten werden die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers von der Ableitscheibe 90 gesteuert, die in der Ventilscheibenanordnung 82 und/oder der Ventilscheibenanordnung 102 vorgesehen ist.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Stoßdämpfer 20 als Doppelrohr-Stoßdämpfer gezeigt. Alternativ kann der Stoßdämpfer ein anderer Typ von Stoßdämpfer sein, wie z. B. ein Einrohr-Stoßdämpfer, ein Dreirohr-Stoßdämpfer oder jeder andere geeignete Stoßdämpfer, der im Stand der Technik bekannt ist. Zum Beispiel zeigen 5–6 ein Beispiel eines Stoßdämpfers 110 mit einer Einrohr-Ausgestaltung, der in dem Fahrzeug 10 verwendet werden kann. Auf im Wesentlichen gleiche Weise wie der Stoßdämpfer 20 weist der Stoßdämpfer 110 ein Druckrohr 112, eine Kolbenanordnung 114 und eine Kolbenstange 116 auf.
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Das Druckrohr 112 begrenzt eine Fluidkammer 118. Die Kolbenanordnung 114 ist gleitfähig in dem Druckrohr 112 angeordnet und unterteilt die Fluidkammer 118 in eine obere Arbeitskammer 120 und eine untere Arbeitskammer 122. Eine Ventileinrichtung in der Kolbenanordnung 114 steuert die Bewegung des Fluids zwischen der oberen Arbeitskammer 120 und der unteren Arbeitskammer 122 bei der Bewegung der Kolbenanordnung 114 in dem Druckrohr 112.
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Wie in 6 gezeigt ist, kann die Kolbenanordnung 114 eine Druckstufenventilanordnung 124, einen Kolbenkörper 126 und eine Zugstufenventilanordnung 128 aufweisen. Die Kolbenanordnung 104 ist so an der Kolbenstange 108 angeordnet, dass die Druckstufenventilanordnung 124 an eine Schulter der Kolbenstange 116 anstößt, der Kolbenkörper 126 an die Druckstufenventilanordnung 124 anstößt, die Zugstufenventilanordnung 128 an den Kolbenkörper 126 anstößt.
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Die Druckstufenventilanordnung 124 weist einen Halter 130, ein Paar von Abstandshaltern 132 und eine Ventilscheibenanordnung 134 auf. Auf im Wesentlichen gleiche Weise weist die Zugstufenventilanordnung den Halter 130, das Paar von Abstandshaltern 132 und die Ventilscheibenanordnung 134 auf. Entsprechend weist die Kolbenanordnung 114 die Ventilscheibenanordnung 134 auf beiden Seiten des Kolbenkörpers 126 auf. Auf im Wesentlichen gleiche Weise wie die Ventilscheibenanordnung 82 weisen die Ventilscheibenanordnungen 134 die Vielzahl von Scheiben 88 auf, die mindestens eine Ableitscheibe 90 umfassen, wie hier beschrieben worden ist.
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Der Kolbenkörper 126 begrenzt eine Vielzahl von Druckstufendurchgängen 136 und eine Vielzahl von Zugstufendurchgängen 138. Die Druckstufendurchgänge 136 und die Zugstufendurchgänge 138 erstrecken sich durch den Kolbenkörper 126. Die Ventilscheibenanordnung 134 der Druckstufenventilanordnung 124 verschließt die Druckstufendurchgänge 136 und hält die Zugstufendurchgänge 138 offen. Die Ventilscheibenanordnung 134 der Zugstufenventilanordnung 128 verschließt die Zugstufendurchgänge 138 und hält die Druckstufendurchgänge 136 offen.
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Bei einem Druckhub wird ein Fluid in der unteren Arbeitskammer 122 mit Druck beaufschlagt, und durch den Fluiddruck in den Druckstufendurchgängen 136 wird schließlich die Druckstufenventilanordnung 124 durch Auslenken der Ventilscheibenanordnung 134 geöffnet. Somit strömt das Fluid durch die Druckstufendurchgänge 136 in die obere Arbeitskammer 120. Ein Fluidstrom durch die Zugstufendurchgänge 138 wird durch die Ventilscheibenanordnung 134 der Zugstufenventilanordnung 128 verhindert, die einen Dichtungslandbereich 140 abdichtet. Vor dem Auslenken der Ventilscheibenanordnung 134 der Druckstufenventilanordnung 124 strömt eine kontrollierte Menge an Fluid durch die Ableitscheibe 90 von der unteren Arbeitskammer 122 zu der oberen Arbeitskammer 120, um eine Dämpfung bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu bieten.
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Bei einem Zughub wird ein Fluid in der oberen Arbeitskammer 120 mit Druck beaufschlagt, und durch den Fluiddruck in den Zugstufendurchgängen 138 wird schließlich die Zugstufenventilanordnung 128 durch Auslenken der Ventilscheibenanordnung 134 geöffnet. Somit strömt das Fluid durch die Zugstufendurchgänge 138 in die untere Arbeitskammer 122. Ein Fluidstrom durch die Druckstufendurchgänge 136 wird durch die Ventilscheibenanordnung 134 der Druckstufenventilanordnung 124 verhindert, die einen Dichtungslandbereich 142 abdichtet. Vor dem Auslenken der Ventilscheibenanordnung 134 der Zugstufenventilanordnung 128 strömt eine kontrollierte Menge an Fluid durch die Ableitscheibe 90 von der oberen Arbeitskammer 120 zu der unteren Arbeitskammer 122, um eine Dämpfung bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu bieten.
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7 zeigt ein Beispiel der Vielzahl von Scheiben 88 mit der Ableitscheibe 90. Die Vielzahl von Scheiben 88 kann ferner eine Reservoirscheibe 150 und eine Bodenscheibe 152 aufweisen. Die Reservoirscheibe 150 begrenzt einen oder mehrere Durchgänge 154. Die Durchgänge 154 können nahe am Innendurchmesser der Reservoirscheibe 150 positioniert sein. Die Ableitscheibe 90 kann zwischen der Reservoirscheibe 150 und der Bodenscheibe 152 angeordnet sein. Die Bodenscheibe 152 bedeckt die Ableitscheibe 90 vollständig. Es versteht sich, dass die Ventilscheibenanordnungen (82, 102, 134) hier eine unterschiedliche Anzahl von Scheiben und unterschiedliche Typen von Ableitscheiben aufweisen können. Zum Beispiel kann sich die Ventilscheibenanordnung für eine Kolbenanordnung von einer Ventilscheibenanordnung für eine Bodenventilanordnung unterscheiden.
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8–10B zeigen ein Beispiel der Ableitscheibe 90. Die Ableitscheibe 90 begrenzt einen oder mehrere Austritte 202. Der Austritt 200 weist eine im Wesentlichen nichtlineare Kontur mit mehreren Abschnitten oder Gebieten auf, die unterschiedliche Bereiche umfassen. Zum Beispiel kann der Austritt 200 ein Strömungsreservoir 204, einen Ableitkanal 206 und einen Auslass 208 aufweisen. Der Austritt 200 erstreckt sich von einer Position nahe einem Innendurchmesser 210 zum Außendurchmesser 212. Das Strömungsreservoir 204 ist nahe dem Innendurchmesser 210 der Ableitscheibe 90 ausgebildet. Im zusammengebauten Zustand ist das Strömungsreservoir 204 der Ableitscheibe 90 mit dem Durchgang 154 der Reservoirscheibe 150 ausgerichtet. Das Fluid, das durch den Kolben strömt, tritt in die Durchgänge 154 ein und sammelt sich in dem Strömungsreservoir 204.
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Der Ableitkanal 206 koppelt das Strömungsreservoir 204 fluidisch mit dem Auslass 208. Wie in 10A gezeigt ist, kann der Ableitkanal 206 einen Einlassabschnitt 213, einen Engpass 214 und einen Auslassabschnitt 215 aufweisen. Der Einlassabschnitt 213 koppelt das Strömungsreservoir 204 und den Engpass 214. Der Auslassabschnitt 215 koppelt den Engpass 214 und den Auslass 208. Der Einlassabschnitt 213 und der Auslassabschnitt 215 weisen eine sich verjüngende Öffnung auf, die sich in Richtung des Engpasses 214 graduell verkleinert, wodurch der Ableitkanal 206 mit einer Stundenglasform gebildet wird. Der Engpass 214 weist eine Breite 216 und eine Länge 218 auf, um den Fluidstrom von dem Strömungsreservoir 204 zu dem Auslass 208 zu beschränken (10B). Der Auslass 208 erstreckt sich von dem Engpass 214 zu dem Außendurchmesser 212 der Ableitscheibe 90. Das Strömungsreservoir 204, der Ableitkanal 206 und der Auslass 208 des Austritts 200 bilden einen variierenden Strömungsbereich, der sich von einer Position nahe dem Innendurchmesser 210 zum Außendurchmesser 212 erstreckt. Insbesondere weist der Austritt 200 eine Düsenauslegung auf, um den Fluidstrom zu steuern. Wenn sich Fluid in dem Strömungsreservoir 204 sammelt, strömt das Fluid durch den Ableitkanal 206. Das Strömungsreservoir 204 und der Auslass 208 weisen einen größeren Bereich auf als der Engpass 214. Entsprechend erhöht sich dann, wenn das Fluid aus dem Strömungsreservoir 204 in den Ableitkanal 206 strömt, der Druck des Fluids aufgrund der Verkleinerung des Bereichs. Somit kann sich die Geschwindigkeit des Fluids, das in den Engpass 214 eintritt, verringern. Ferner verringert sich dann, wenn das Fluid aus dem Engpass 214 in den Auslass 208 strömt, der Druck des Fluids, wodurch die Geschwindigkeit des Fluids erhöht wird. Insbesondere strömt das Fluid aus einem Bereich mit einem hohen Druck (d. h. dem Engpass 214) zu einem Bereich mit einem niedrigen Druck (d. h. dem Auslass 208). Durch den Druck, der von dem Engpass 214 erzeugt wird, wird das Fluid in den Auslass 208 gedrückt.
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Der Engpass 214 ist so ausgebildet, dass die Veränderung der Geschwindigkeit des Fluids auf die Veränderung des Drucks, wenn das Fluid durch den Ableitkanal 206 strömt, zurückzuführen ist. Zusätzlich zu einer Erhöhung des Drucks kann sich die Temperatur des Fluids ebenfalls erhöhen, wenn das Fluid durch den Engpass 214 strömt. Entsprechend wird die Länge des Engpasses 214 minimiert, um eine Erhöhung der Temperatur des Fluids zu verringern. Insbesondere ist die Breite 216 des Engpasses 214 größer als die Länge 218 des Engpasses 214. Ferner strömt das Fluid durch den Auslass 208, der eine größere Breite aufweist als der Engpass 214, und ermöglicht somit, dass sich das Fluid in einem größeren Bereich ausbreitet, wodurch das Fluid gekühlt wird.
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Das Profil des Ableitkanals 206 steuert die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten. Insbesondere beschränkt der Engpass 214 des Ableitkanals 206 die Menge an Fluid, die durch den Austritt 200 strömt. Zum Beispiel können die Breite 216 des Engpasses 214, die Länge 218 des Engpasses 214, der Winkel des Einlassabschnitts 213, der Winkel des Auslassabschnitts 215 und die Dicke der Ableitscheibe 90 eingestellt werden, um die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten zu optimieren. Somit kann der Austritt der Ableitscheibe auf der Basis der gewünschten Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers eingestellt werden.
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Obwohl 8 und 9 die Ableitscheibe 90 so zeigen, dass diese vier Austritte 202 aufweist, kann die Ableitscheibe 90 einen oder mehrere Austritte 202 aufweisen. Ferner kann die Ventilscheibenanordnung mehr als drei Scheiben 88 aufweisen, wobei mindestens eine der Scheiben 88 die Ableitscheibe ist.
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Die Form des Austritts 200 kann ebenfalls variieren. Zum Beispiel zeigen 11A–11D unterschiedliche Typen von Austritten. 11A zeigt einen Austritt 250, der ein Strömungsreservoir 252, einen Ableitkanal 254 mit einem Engpass 256 und einen Auslass 258 aufweist. Das Strömungsreservoir 252 weist eine Tränenform auf, und das Profil des Auslasses 208 weist eine Kurvenform auf.
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11B zeigt einen Austritt 300, der ein Strömungsreservoir 302, einen Ableitkanal 304 mit einem Engpass 306 und einen Auslass 308 aufweist. Das Strömungsreservoir 302 weist eine Herzform auf, und das Profil des Auslasses 308 weist eine ”V”-Form oder eine sich verjüngende lineare Form auf.
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11C zeigt einen Austritt 350, der ein Strömungsreservoir 352, einen Ableitkanal 354 mit einem Engpass 356 und einen Auslass 358 aufweist. Das Strömungsreservoir 352 weist eine Kreisform auf, und das Profil des Auslasses 358 weist eine ”V”-Form oder eine sich verjüngende lineare Form auf.
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11D zeigt einen Austritt 400, der ein Strömungsreservoir 402, einen Ableitkanal 404 mit einem Engpass 406 und einen Auslass 408 aufweist. Das Strömungsreservoir 402 weist eine Tränenform wie in 11A auf, und das Profil des Auslasses 408 weist eine ”V”-Form oder eine sich verjüngende lineare Form auf.
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Auf im Wesentlichen gleiche Weise wie der Austritt 200 von 8–10 weisen die Austritte (250, 300, 350, 400) ein Profil mit variierendem Bereich auf. Die Austritte (250, 300, 350, 400) von 11A–11D sind so ausgebildet, dass das Strömungsreservoir (252, 302, 350, 402) und der Auslass (258, 308, 358, 408) einen größeren Bereich aufweisen als der Engpass (256, 306, 356, 406). Entsprechend erfährt das Fluid, das durch den Ableitkanal (254, 304, 354, 404) strömt, eine Veränderung der Geschwindigkeit aufgrund der Veränderung des Drucks.
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Bei den in 8–11D gezeigten beispielhaften Ausführungsformen ist der Engpass zwischen dem Strömungsreservoir und dem Auslass positioniert. Alternativ kann die Position des Engpasses eingestellt werden, um die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers zu steuern. Zum Beispiel zeigen 12A–12B einen Austritt 500 und einen Austritt 550. Die Austritte 500 und 550 weisen einen Engpass 508 auf, der im Wesentlichen am Außendurchmesser 212 der Ableitscheibe 90 positioniert ist. Insbesondere weist der Austritt 500 ein Strömungsreservoir 502 und einen Ableitkanal 504 auf. Das Strömungsreservoir 502 ist nahe dem Innendurchmesser 210 der Ableitscheibe 90 positioniert und erstreckt sich zu dem Engpass 508.
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Der Ableitkanal 504 weist einen Einlassabschnitt 506 und den Engpass 508 auf. Der Einlassabschnitt 506 bildet mit dem Strömungsreservoir 502 einen sich verjüngenden Durchgang in Richtung des Engpasses 508. Der Engpass 508 ist am Außendurchmesser 212 der Ableitscheibe 90 angeordnet. Insbesondere strömt das Fluid aus dem Strömungsreservoir 502 durch den Engpass 508 und wird aus der Ableitscheibe 90 abgeleitet. Das Fluid strömt nicht in einen Auslass des Austritts, bevor es aus der Ableitscheibe 90 abgeleitet worden ist. Stattdessen strömt das Fluid direkt aus der Ableitscheibe 90.
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Der Austritt 550 von 12B zeigt ein weiteres Beispiel eines Austritts, der ein Strömungsreservoir 552 und einen Ableitkanal 554 mit einem Engpass 556 am Außendurchmesser 212 aufweist. Das Strömungsreservoir 552 weist eine breitere Tränenform auf als das Strömungsreservoir 502, und der Engpass 556 weist eine Breite auf, die größer ist als die des Engpasses 508.
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Auf im Wesentlichen gleiche Weise wie der Austritt 200 weisen die Austritte 500, 550 ein Profil mit variierendem Bereich auf. Insbesondere weisen die Strömungsreservoirs 502, 552 einen größeren Bereich auf als der Engpass 508, 556. Ferner variiert der Bereich des Strömungsreservoirs 502, 552 so, dass der Bereich, der dem Innendurchmesser 210 der Ableitscheibe 90 am nächsten liegt, größer ist als der Bereich, der dem Außendurchmesser 212 der Ableitscheibe 90 am nächsten liegt. Entsprechend erhöht sich dann, wenn das Fluid aus dem Strömungsreservoir 502, 552 in die Ableitkanäle 504, 554 strömt, der Druck des Fluids aufgrund der Verkleinerung des Bereichs. Somit verringert sich die Geschwindigkeit des Fluids, das in die Engpässe 508, 556 eintritt. Ferner verringert sich dann, wenn das Fluid aus den Engpässen 508, 556 abgeleitet wird, der Druck des Fluids, wodurch sich die Geschwindigkeit des Fluids erhöht. Insbesondere strömt das Fluid aus einem Bereich mit einem hohen Druck (d. h. den Engpässen 508, 556) zu einem Bereich mit einem niedrigen Druck (d. h. aus der Ableitscheibe 90). Durch den Druck, der von den Engpässen 508, 556 erzeugt wird, wird das Fluid herausgedrückt.
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13 zeigt einen Austritt 600, der ebenfalls ein Profil mit einem variierenden Bereich aufweist. Der Austritt 600 weist ein Strömungsreservoir 602 und einen Ableitkanal 604 auf. Der Ableitkanal 604 weist eine Breite 606 auf, die einen Engpass 608 bildet. Der Engpass 608 weist eine Länge 610 auf, die sich zu dem Außendurchmesser 212 der Ableitscheibe 90 erstreckt.
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Das Strömungsreservoir 602 weist eine Breite und einen Bereich auf, die größer sind als der Engpass 608. Entsprechend erhöht sich dann, wenn das Fluid aus dem Strömungsreservoir 602 in den Ableitkanal 604 strömt, der Druck des Fluids aufgrund der Verkleinerung des Bereichs. Somit verringert sich die Geschwindigkeit des Fluids, das in den Engpass 608 eintritt. Ferner kann sich dann, wenn das Fluid aus dem Engpass 608 ausströmt oder aus diesem abgeleitet wird, der Druck des Fluids verringern, wodurch sich die Geschwindigkeit des Fluids erhöht. Insbesondere strömt das Fluid aus einem Bereich mit einem hohen Druck (d. h. dem Engpass 608) zu einem Bereich mit einem niedrigen Druck (d. h. aus der Ableitscheibe 90). Die Länge 610 des Engpasses 608 ist jedoch länger als die Länge 218 des Engpasses 214. Mit der längeren Länge kann sich auch die Temperatur des Fluids erhöhen, das durch den Engpass 608 strömt. Somit verändert sich die Viskosität des Fluids. Die Veränderung der Viskosität bewirkt eine Veränderung des Drucks, wodurch die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten beeinflusst werden. Entsprechend weist der Austritt 600 zwar einen variierenden Bereich auf, es wird jedoch bevorzugt, dass die Länge des Engpasses minimiert wird, um den Fluidstrom durch den Austritt zu steuern oder einzuschränken.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient nur zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie darf nicht als vollständig oder die Offenlegung einschränkend verstanden werden. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind generell nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können bei einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn sie nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben worden sind. Dieselben können auch auf vielerlei Arten variiert werden. Solche Variationen dürfen nicht als Abweichung von der Offenlegung verstanden werden, und sämtliche solcher Modifikationen gelten als im Schutzumfang der Offenlegung enthalten.
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Es sind beispielhafte Ausführungsformen vorgesehen, so dass diese Offenlegung sorgfältig ausgearbeitet ist und Fachleuten auf dem Sachgebiet den Schutzumfang vollständig vermittelt. Es sind zahlreiche spezifische Details dargelegt worden, wie z. B. Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung zu ermöglichen. Es ist für Fachleute auf dem Sachgebiet offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt sein können und dass nichts davon als Einschränkung des Schutzumfangs der Offenlegung ausgelegt werden darf. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben worden.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und darf nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet, umfassen die Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der/die/das” auch die Pluralformen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Die Ausdrücke ”umfasst”, ”umfassend”, ”aufweisend” und ”habend” sind inklusiv gemeint und spezifizieren daher das Vorhandensein von aufgeführten Merkmalen, Elementen und/oder Komponenten, schließen jedoch das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als ”auf”, ”in Zusammengriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet ist, kann es/sie direkt auf, in Zusammengriff, verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht sein, oder es können dazwischengeschaltete Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu können dann, wenn ein Element als ”direkt auf”, ”in direktem Zusammengriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet ist, keine dazwischengeschalteten Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Ausdrücke, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise ausgelegt werden (z. B. ”zwischen” versus ”direkt zwischen”, ”angrenzend an” versus ”direkt angrenzend an” etc.). Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jegliche Kombinationen aus einer oder mehreren der dazugehörigen aufgeführten Einheiten.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter etc. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Gebiete zu beschreiben, dürfen diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Gebiete nicht durch diese Ausdrücke eingeschränkt werden. Diese Ausdrücke dürfen nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder ein Gebiet von einer anderen Region, Schicht oder einem anderen Gebiet zu unterscheiden. Ausdrücke wie z. B. ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren, wenn sie hier verwendet werden, keine Sequenz oder Reihenfolge, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Somit kann ein erstes Element, eine erste Komponente, Region, Schicht oder ein erstes Gebiet, das nachstehend diskutiert wird, auch als zweites Element, zweite Komponente, Region, Schicht oder zweites Gebiet bezeichnet werden, ohne dass dadurch von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abgewichen wird.
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Eine räumliche Beziehung angebende Ausdrücke, wie z. B. ”innen”, ”außen”, ”unter”, ”unterhalb”, unterer ”oberer” und dergleichen, können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Eine räumliche Beziehung angebende Ausdrücke können andere Orientierungen der verwendeten oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Orientierung einschließen. Zum Beispiel wären dann, wenn die Vorrichtung in den Figuren umgedreht würde, Elemente, die als ”unterhalb” oder ”unter” anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben sind, ”oberhalb” der anderen Merkmale oder Elemente orientiert. Somit kann der beispielhafte Ausdruck ”unterhalb” sowohl eine Orientierung oberhalb als auch unterhalb einschließen. Die Vorrichtung kann anders orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen), und die hier verwendeten eine räumliche Beziehung angebenden Deskriptoren können entsprechend ausgelegt werden.