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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Teleskopfedergabelbein mit einem Innenrohr und einem Außenrohr und einer Dämpfungseinrichtung sowie einer Federeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße Teleskopfedergabelbein kann beispielsweise zur Bildung einer Teleskopfedergabel oder auch kurz Telegabel eingesetzt werden, die an einem Motorrad oder beispielsweise auch einem Fahrrad Verwendung findet. Eine solche Telegabel erfüllt die Funktion der Führung eines Vorderrads des angesprochenen Fahrzeugs, übernimmt die Aufgabe der Federung und dient der Dämpfung, wenn sich das Fahrzeug über Fahrbahnunebenheiten bewegt, sorgt also dafür, dass die Federbewegung rasch wieder abklingt und bedient auch die Abstützung eines beim Abbremsen des Vorderrads als Reaktionsmoment aufgebauten Bremsmoments relativ zum Rahmen des Fahrzeugs.
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Aufgrund der hohen, an eine Telegabel gestellten Anforderungen, besitzt ein zur Bildung der Telegabel herangezogenes Teleskopfedergabelbein eine Vielzahl von Funktionalitäten und Bauteilen, mit denen beispielsweise auf die Federeigenschaft und die Dämpfungseigenschaft des Teleskopfedergabelbeins Einfluss genommen werden kann.
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Zur Herbeiführung einer Dämpfungsfunktion zur Dämpfung der oszillierenden Bewegung des Innenrohrs und Außenrohrs relativ zueinander weisen bekannte Dämpfungseinrichtungen Bohrungen auf, über die ein Dämpfungsfluid in der Form beispielsweise eines Telegabelöls hindurchströmen kann. Zur Herbeiführung einer auf die jeweilige Anforderung des Fahrers beziehungsweise als Reaktion auf die Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche erforderlichen Eigenschaft besitzt die Dämpfungseinrichtung ganz allgemein einstellbare Ventileinrichtungen, über die das Durchströmverhalten des Dämpfungsfluids eingestellt werden kann.
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Wenn das Dämpfungsfluid durch die Bohrungen beziehungsweise Ventile strömt, kommt es lokal zur Ausbildung sehr hoher Strömungsgeschwindigkeiten, die so groß sind, dass Gasblasen aufgrund einer gasförmigen Fluidphase entstehen, es tritt Kavitation auf. Um die Bildung von Kavitation zu vermeiden, wird das Dämpfungsfluid unter hohen Druck gesetzt, so dass es gar nicht erst zur Ausbildung von Gasblasen kommen kann.
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Anhand der
WO 2008/085097 A1 ist eine Vorderradgabel für ein Zweiradfahrzeug bekannt geworden. Bei dieser bekannten Vorderradgabel ist ein Teleskopfedergabelbein vorgesehen, welches ein Innenrohr und ein Außenrohr und eine Dämpfungseinrichtung sowie eine Feder besitzt. Die Feder ist dabei in einem ersten Volumen O1 angeordnet, während die Dämpfungseinrichtung ein zweites Volumen O2 aufweist, die gegeneinander hermetisch abgedichtet sind. Die Dämpfungseinrichtung dieser bekannten Vorderradgabel besitzt zwei voneinander getrennte Fluidvolumina, die wahlweise mit einem Ausgleichsbehälter verbunden werden können. Bei dieser bekannten Vorderradgabel wird es als nachteilig angesehen, dass sich das Fluid in der ersten Kammer, die die Federeinrichtung aufnimmt, mit dem Fluid in der Dämpfungseinrichtung mischen kann, weshalb ein drittes Volumen vorgesehen ist, welches vorzugsweise mit Luft gefüllt ist, und einen direkten Kontakt zwischen dem ersten Volumen O1 und dem zweiten Volumen O2 vermeiden soll.
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Anhand der
WO 2007/046750 A1 ist eine Vorderradgabel bekannt geworden, die eine Dämpfungseinrichtung nach dem so genannten Closed-Cartridge-Prinzip aufweist. Diese bekannte Vorderradgabel besitzt dabei eine im Innenrohr angeordnete Hauptfeder, die von einer Kolbenstange durchsetzt wird. An der Kolbenstange ist ein Dämpferkolben angeordnet, der in einem Innenrohr der Dämpfereinrichtung eine auf- und abgehende Bewegung ausführen kann. Dabei verdrängt er ein in der Dämpfungseinrichtung vorhandenes Dämpfungsfluid aus dem Innenraum des Innenrohrs über Durchlässe, die mit einem koaxial zum Innenraum des Dämpfungsrohrs angeordneten Ringraum verbunden sind, der wiederum in Fluidverbindung steht mit einer im Innenrohr der Dämpfungseinrichtung ausgebildeten Rückströmkammer, so dass sich sowohl die obere als auch die untere Kolbenfläche des Dämpfungskolbens mit dem Dämpfungsfluid in Kontakt befinden. Das Dämpfungsfluid wird bei der oszillierenden Bewegung des Dämpfungskolbens also von der Kompressionskammer in die Rückströmkammer gefördert, wobei in Abhängigkeit der Hubbewegung des Dämpfungskolbens die Kompressionskammer und die Rückströmkammer wechseln.
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Ein solches, mit paralleler Dämpfung arbeitendes System besitzt den Vorteil, dass das Dämpfungsfluid ständig unter Druck steht und auf diese Weise Kavitation vermieden wird.
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Anhand der
DE 10 2007 028 634 A1 ist ein Stoßdämpfer bekannt geworden mit einer Kolbenstange und einem daran angeordneten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräumen unterteilt, wobei sich in einem Arbeitsraum eine mit Gas gefüllte Blase befindet.
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Anhand der
EP 2 017 495 A1 ist ein Teleskopfedergabelbein bekannt geworden, das einen im Bereich einer Klemmfaust angeordneten Dämpfungskolben besitzt und einen relativ zur Kolbenstange verlagerbaren Trennkolben aufweist.
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Anhand der
JP-2010-127327A ist ein Teleskopfedergabelbein bekannt geworden mit einem Außenrohr und einem konzentrisch dazu angeordneten Innenrohr. Im Innenrohr befindet sich ein Gasvolumen und ein Trennkolben, welcher radial innen geführt und radial außen am Innenrohr abgedichtet vorliegt.
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Anhand der
US 2008/0105505 A1 ist ein Teleskopfedergabelbein bekannt geworden mit einem Außenrohr und einem konzentrisch dazu vorgesehenen Innenrohr. Am Innenrohr ist ein in beiden Axialrichtungen abgedichteter Trennkolben vorgesehen, der ein Gasvolumen von einem. Ölvolumen trennt und von einer Federeinrichtung beaufschlagt wird.
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Anhand der
US 2010/0263971 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, welche mit einem magnetorheologischen Fluid gefüllt ist und einen Trennkolben aufweist, der das Fluid gegen eine Gasfeder abdichtet.
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Schließlich ist anhand der
US 2007/0056817 A1 eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen mit einem ersten Außenrohr und einem koaxial dazu angeordneten Innenrohr sowie einem das Innenrohr umgebenden koaxialen zweiten Außenrohr, welches einen kleineren Außendurchmesser aufweist als das erste Außenrohr. Zwischen dem Innenrohr und dem zweiten Außenrohr kann ein Dämpfungsfluid strömen, welches einen innerhalb des Innenrohrs angeordneten Dämpfungskolben auf beiden Kolbenflächenseiten beaufschlagen kann. Im Ringraumbereich zwischen dem zweiten und ersten Außenrohr ist ein Trennkolben vorgesehen, der einen von einem Dämpfungsfluid gefüllten Raum gegen eine Luftkammer abdichtet und daher sowohl gegen das erste als auch gegen das zweite Außenrohr mit Dichtungseinrichtungen versehen ist.
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Bei einem weiteren bekannten Teleskopfedergabelbein ist ein für das vom Dämpfungskolben verschobene Dämpfungsfluid vorgesehenes Ausgleichsvolumen außerhalb des Teleskopfedergabelbeins vorgesehen und über eine Dichtungseinrichtung gegen eine Gasfeder abgedichtet.
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Ein solches bekanntes Teleskopfedergabelbein nimmt naturgemäß einen großen Bauraum ein. Wird das Teleskopfedergabelbein an einem Motorrad angeordnet, so ist Bauraum dort nur im beschränkten Maße vorhanden. Wird das Ausgleichsvolumen getrennt vom Teleskopfedergabelbein angeordnet, so muss eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Teleskopfedergabelbein und dem Ausgleichsvolumen vorgesehen sein, die beispielsweise als Druckschlauch ausgebildet sein kann. Ein solcher externer Druckschlauch ist naturgemäß anfällig für Beschädigungen, was insbesondere bei auch im unbefestigten Gelände bewegten Motorrädern nachteilig ist.
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Wird das zusätzliche Ausgleichsvolumen im Bereich axial zwischen dem Dämpfungsdruckraum und der Klemmfaust vorgesehen, so führt dies zu einer Verlängerung des Teleskopfedergabelbeins in axialer Richtung. Da Geländesportmotorräder regelmäßig ohnehin mit großen Federwegen ausgestattet sind, führt eine solche axial längere Ausgestaltung des Teleskopfedergabelbeins und der damit versehenen Teleskopgabel zu einem Anstieg der Sitzhöhe des damit ausgestatteten Motorrads, was nicht wünschenswert ist, damit Komforteinbußen einhergehen und der Schwerpunkt des Motorrads angehoben wird. Die gleichen Nachteile ergeben sich auch, wenn das Ausgleichsvolumen am oberen Ende des Teleskopfedergabelbeins und im axialen Anschluss an die Hauptfeder vorgesehen ist.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Teleskopfedergabelbein und eine damit ausgestattete Teleskopfedergabel zu schaffen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet, einen kompakten Aufbau aufweist und darüber hinaus mit weniger Bauteilen gefertigt werden kann daher kostengünstiger ausgebildet ist.
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Die Erfindung schafft zur Lösung dieser Aufgabe ein Teleskopfedergabelbein mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus schafft die Erfindung auch eine Teleskopfedergabel mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Nach der Erfindung ist ein Teleskopfedergabelbein vorgesehen mit einem Innenrohr und einem Außenrohr und einer Dämpfungseinrichtung sowie einer Federeinrichtung, die innerhalb einer im Außenrohr ausgebildeten ersten Kammer angeordnet ist und sich gegenüber einer von der Dämpfungseinrichtung gebildeten und unterhalb der ersten Kammer angeordneten zweiten Kammer abstützt, die zur Aufnahme eines Dämpfungsfluids ausgebildet ist, wobei die Dämpfungseinrichtung einen sich an einer Kolbenstange abstützenden Kolben mit einer oberen und einer unteren Kolbenfläche besitzt und der Kolben innerhalb eines weitgehend konzentrisch zum Innenrohr angeordneten Dämpfungsrohrs verlagerbar ist und das Dämpfungsrohr von einer weitgehend konzentrisch zum Dämpfungsrohr angeordneten Ringraumkammer umgeben ist und das Teleskopfedergabelbein ein kompressibles Ausgleichsvolumen für ein von der Kolbenstange verschobenes Dämpfungsfluidvolumen besitzt, wobei das Ausgleichsvolumen weitgehend konzentrisch zwischen dem Dämpfungsrohr und einem das Ausgleichsvolumen von der Ringraumkammer fluidisch trennenden Trennkolben vorgesehen ist.
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Damit schafft die Erfindung eine Konfiguration eines Teleskopfedergabelbeins, bei dem das Ausgleichsvolumen im wesentlichen konzentrisch zwischen dem Dämpfungsrohr und einem das Ausgleichsvolumen von der Ringraumkammer trennenden Trennkolben vorgesehen ist. Bei dieser Konfiguration kann der Trennkolben konzentrisch zum Dämpfungsrohr vorgesehen sein, nimmt also keinen zusätzlichen Bauraum oberhalb oder unterhalb des Dämpfungsrohrs ein und sorgt somit auch nicht dafür, dass das Teleskopfedergabelbein axial länger ausgebildet ist, als dies für die Erzielung des beabsichtigten Federwegs notwendig ist. Das Ausgleichsvolumen befindet sich aufgrund der konzentrischen Anordnung zum Dämpfungsrohr in einem Ringraum angeordnet, der um das Dämpfungsrohr herum ausgebildet ist und zwar in einem Bereich, der radial außerhalb des Dämpfungsrohrs ist und vom Trennkolben eingeschlossen ist.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung nach einer Weiterbildung vor, dass der Trennkolben konzentrisch zum Dämpfungsrohr innerhalb der Ringraumkammer angeordnet ist und eine vom Druck in der Ringraumkammer zur Bewegung relativ zum Kolben beaufschlagte Differenzkolbenfläche besitzt. Die Differenzkolbenfläche ist so ausgebildet, dass sie den Trennkolben zu einer Bewegung in Richtung zum Kolben hin oder vom Kolben weg beaufschlagen kann.
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Durch die konzentrische Anordnung des Trennkolbens zum Dämpfungsrohr wird eine Platz sparende und axialen Bauraum verringernde Konfiguration des Teleskopfedergabelbeins geschaffen, das Ausgleichsvolumen befindet sich radial innerhalb des Trennkolbens angeordnet, also in einer Ringraumkammer, die vom Bereich radial außerhalb des Dämpfungsrohrs und radial innerhalb des Trennkolbens geschaffen wird.
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Der Trennkolben ist innerhalb der Ringraumkammer angeordnet, die vom Bereich radial außerhalb des Dämpfungsrohrs und radial innerhalb des Innenrohrs ausgebildet wird. Durch diese Ringraumkammer strömt das vom Dämpfungskolben verschobene Dämpfungsfluid während seiner Bewegung von der Kolbenunterseite zur Kolbenoberseite, die Ringraumkammer steht also unter Systemdruck. Dieser Systemdruck liegt allseitig am Trennkolben an, so dass sich die die radialen Außenbereiche des Trennkolbens beaufschlagenden Kraftkomponenten gegenseitig aufheben.
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Der Trennkolben ist so ausgebildet, dass er eine vom Systemdruck beaufschlagte obere Kolbenfläche besitzt, die größer ist, als die vom Systemdruck ebenfalls beaufschlagte untere Kolbenfläche, es liegt also eine Differenzkolbenfläche vor, die vom Systemdruck in der Ringraumkammer beaufschlagt wird. Diese Differenzkolbenfläche ist so am Trennkolben vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagung durch den Systemdruck dazu führt, dass der Trennkolben in Richtung vom Dämpfungskolben wegbewegt wird. Findet also ein Einfedervorgang des erfindungsgemäßen Teleskopfedergabelbeins statt, so steigt durch den im Dämpfungsrohr verschobenen Dämpfungskolbens der Druck unterhalb des Dämpfungskolbens an.
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Das vom Dämpfungskolben und von der Kolbenstange verschobene und verdrängte Dämpfungsfluid gelangt über eine Ventileinrichtung in den Bereich der Ringraumkammer und beaufschlagt dort die Differenzkolbenfläche des Trennkolbens. Dieser wird vom Dämpfungskolben wegbewegt und komprimiert ein im Ausgleichsvolumen vorhandenes Gasvolumen. Die Volumendifferenz durch die Komprimierung des Gasvolumens entspricht dabei dem Volumen der am Dämpfungskolben angeordneten und in das Dämpfungsystem eintauchenden Kolbenstange, da die in das Dämpfungssystem eintauchende Kolbenstange Dämpfungsfluid verdrängt, welches in dem vom Dämpfungsfluid gefüllten Dämpfungsrohr vorhanden ist, da bei dem nach dem Closed-Cartridge-Prinzip arbeitenden Teleskopfedergabelbein auch die Rückströmkammer mit Dämpfungsfluid gefüllt ist.
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Auf diese Weise stellt das vom Trennkolben eingeschlossene Volumen ein Ausgleichsvolumen für das von der Kolbenstange verschobene Dämpfungsfluid beim Eintauchvorgang des Teleskopfedergabelbeins zur Verfügung.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Trennkolben mittels einer zwischen einer Stirnfläche des Trennkolbens und einem rohrstückförmigen Verschlußkörper angeordneten Federeinrichtung gegen die von der Differenzkolbenfläche ausgeübte Kraft vorgespannt ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass innerhalb des Ausgleichsvolumens auch eine Federeinrichtung vorgesehen sein kann, die den Trennkolben gegen die Druckkraft vorspannt, die von dem auf die resultierende Differenzkolbenfläche wirkenden Systemdruck ausgeübt wird. Darüber hinaus nimmt die Federeinrichtung selbstverständlich auch die Gewichtskraft des Trennkolbens auf. Die Federeinrichtung unterstützt daher das im Ausgleichsvolumen eingeschlossene Gasvolumen bei der Druckbeaufschlagung durch den Dämpfungskolben und die Kolbenstange.
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Der Trennkolben kann sich dabei über die Federeinrichtung an einem rohrstückförmigen Verschlußkörper abstützen. Dieser Verschlußkörper ist im Bereich des unteren Endes des Teleskopfedergabelbeins benachbart zur Klemmfaust vorgesehen.
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Ganz allgemein kann es sich bei dem Trennkolben um einen rohrstückförmigen Körper handeln, der mittels zweier Führungsbuchsen an dem Dämpfungsrohr und dem konzentrisch zum Dämpfungsrohr angeordneten rohrstückförmigen Verschlußkörper verschiebbar angeordnet ist und zwischen einer Außenumfangsfläche des Dämpfungsrohrs und einer Innenumfangsfläche mittels dazwischen angeordneter Dichtungseinrichtungen das Ausgleichsvolumen ausbildet.
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Die beiden Führungsbuchsen sorgen dafür, dass ein Verkanten des Trennkolbens ausgeschlossen ist und befinden sich in einem von Dämpfungsfluid umgebenen Bereich der Ringraumkammer angeordnet, also außerhalb des Bereichs des Ausgleichsvolumens, welches innerhalb von am Trennkolben angeordneter Dichtungseinrichtungen gebildet ist. Die Dichtungseinrichtung entschließen als einen Bereich radial außerhalb des Dämpfungsrohrs und radial innerhalb der Innenumfangsfläche des Trennkolbens ein.
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Der Trennkolben kann nach einer Weiterbildung der Erfindung an seinem der Klemmfaust des Teleskopfedergabelbeins gegenüberliegenden Endbereich eine kegelstumpfförmige Außenkontur aufweist. Eine der Führungsbuchsen kann dabei radial innerhalb einer in der kegelstumpfförmigen Ausbildung angeordneten Durchgangsbohrung vorgesehen sein, die das Dämpfungsrohr umschließt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Teleskopfedergabelbein eine Ventileinrichtung in der Form beispielsweise eines Bodenventils aufweisen, welches das Dämpfungsrohr beim Erreichen eines vorbestimmten Dämpfungsdrucks im Dämpfungsrohr fluidisch mit der Ringraumkammer verbindet, so dass zumindest ein Teil des von der unteren Kolbenfläche aus dem Dämpfungsrohr verschobenen Dämpfungsfluids über die Ringraumkammer zur Beaufschlagung der oberen Kolbenfläche verschoben werden kann. Auf diese Weise steht die zweite Kammer außerhalb des Dämpfungsrohrs immer unter Systemdruck, so dass die Bildung von Gasblasen beim schnellen Durchströmen des Dämpfungsfluids durch Ventileinrichtungen des Teleskopfedergabelbeins wirksam vermieden werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass der Kolben einen von einer Ventileinrichtung freigebbaren Fluiddurchlass besitzt, der sich zwischen der unteren und oberen Kolbenfläche erstreckt und mittels vom Dämpfungsdruck betätigbaren Ventileinrichtungen zum Durchtritt von Dämpfungsfluid freigebbar ist.
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Vorstehend wurde es bereits erwähnt, dass auch bodenseitig des Dämpfungsrohrs ein Bodenventil vorgesehen ist, durch das Dämpfungsfluid aus dem Dämpfungsrohr in die Ringraumkammer verschoben werden kann. Wird der Dämpfungskolben beim Einfedervorgang des Teleskopfedergabelbeins in Richtung zum Bodenventil hin verschoben, so tritt ein Teilvolumenstrom des verschobenen Dämpfungsfluids durch das Bodenventil hindurch und in die Ringraumkammer ein. Ein anderer Teilvolumenstrom kann den Fluiddurchlass im Kolben passieren und tritt direkt von der Kompressionskammer in die Rückströmkammer ein. Die Teilvolumina können durch eine entsprechende Anpassung des Federsteifigkeiten des den Fluiddurchlass des Bodenventils und des Kolbens verschließenden Verschlußkörpers in der Form beispielsweise von Shims angepasst werden.
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Das Teleskopfedergabelbein kann nach einer Weiterbildung der Erfindung auch ein Rückschlagventil aufweisen, welches bei steigendem Dämpfungsdruck im Dämpfungsrohr oberhalb der oberen Kolbenfläche eine Strömung von Dämpfungsfluid von der oberen Kolbenfläche in Richtung zur unteren Kolbenfläche verhindert. Eine solche Situation kann beim Ausfedervorgang des Teleskopfedergabelbeins gegeben sein. Kommt es zum Ausfedervorgang, dann strömt das von dem sich in Richtung nach oben bewegenden Kolben verdrängte Dämpfungsfluid durch den Fluiddurchlass im Kolben von der Kolbenoberseite in Richtung zur Kolbenunterseite hindurch. Dabei tritt der beim Einfedervorgang in die Dämpfungseinrichtung eintauchende Abschnitt der Kolbenstange wieder aus der Dämpfungseinrichtung heraus und das von der Kolbenstange nicht mehr verdrängte Volumen an Dämpfungsfluid wird von dem unter Federvorspannung stehenden Trennkolben in das Dämpfungsrohr in den Bereich unterhalb der unteren Kolbenfläche zurückgeschoben.
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Zu diesem Zweck kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches eine Fluidströmung zwischen der Ringraumkammer und dem Dämpfungsrohr in Richtung zur unteren Kolbenfläche freigibt, wenn sich diese in Richtung vom Trennkolben wegbewegt.
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Schließlich ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Kolben einen Fluidkanal aufweist, durch den Dämpfungsfluidvolumen von der Kompressionskammer in die Rückströmkammer und umgekehrt strömen kann, wobei dieser Fluidkanal mittels einer von außen einstellbaren Ventileinrichtung freigegeben und versperrt werden kann. Damit kann das Dämpfungsverhalten des erfindungsgemäßen Teleskopfedergabelbeins eingestellt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
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1 eine Längsschnittdarstellung eines Teleskopfedergabelbeins nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im ausgefederten Zustand;
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1A die Längsschnittdarstellung nach 1 im eingefederten Zustand
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2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit ”B” nach 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit ”C” nach 1;
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4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit ”D” nach 1A;
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4A eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit ”A” nach 1; und
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5 eine perspektivische Darstellung einer Teleskopfedergabel, die zwei Teleskopfedergabelbeine nach 1 der Zeichnung aufweist.
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1 der Zeichnung zeigt eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines Teleskopfedergabelbeins 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das Teleskopfedergabelbein 1 besitzt dabei ein Innenrohr 2, ein Außenrohr 3, eine Dämpfungseinrichtung 4 und eine Federeinrichtung 5 in der Form einer Hauptfeder.
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Die Hauptfeder 5 stützt sich an einem am oberen Ende des Teleskopfedergabelbeins 1 angeordneten Verschlussdeckel 6 ab und am unteren Ende der Hauptfeder 5 an einem topförmig ausgebildeten Deckel 7. Die Hauptfeder 5 ist dabei in einer ersten Kammer 8 angeordnet, die mit einem Öl-Luft-Gemisch gefüllt ist. Unterhalb der ersten Kammer 8 ist eine zweite Kammer 9 vorgesehen, die vollständig mit Dämpfungsfluid in der Form eines Gabelöls gefüllt ist.
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Unterhalb des Deckels 7 ist ein Cartridgedeckel 10 des nach dem Closed-Cartridge-Prinzip ausgebildeten Teleskopfedergabelbeins 1 vorgesehen.
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Eine Dichtungseinrichtung 11 und eine an einer Kolbenstange angeordnete Kolbenstangendichtung 42 dichten die erste Kammer 8 gegen die zweite Kammer 9 fluiddicht ab.
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Innerhalb der zweiten Kammer 9 ist ein weitgehend konzentrisch zum Innenrohr 2 angeordnetes Dämpfungsrohr 12 vorgesehen. Das Dämpfungsrohr 12 wird dabei am oberen Ende von dem Cartridgedeckel 10 übergriffen und eingeschlossen. Vom Verschlussdeckel 6 ausgehend erstreckt sich eine Kolbenstange 13 durch den Deckel 7 und den Cartridgedeckel 10 hindurch bis in den Bereich eines Innenraums 14 des Dämpfungsrohrs 12.
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Der Innenraum 14 ist genauso wie eine innerhalb der zweiten Kammer 9 konzentrisch zum Dämpfungsrohr 12 ausgebildete Ringraumkammer 15 vollständig mit Dämpfungsfluid gefüllt.
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Am unteren Ende der Kolbenstange 13 ist ein Kolben 16 angeordnet, der eine obere Kolbenfläche 17 sowie eine untere Kolbenfläche 18 aufweist. Der Kolben 16 weist radial außen eine Dichtungseinrichtung 19 auf, die ein freies Durchströmen von Dämpfungsfluid aus dem Bereich unterhalb der unteren Kolbenfläche 18 in den Bereich oberhalb der oberen Kolbenfläche 17 vermeidet.
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Am unteren Ende des Dämpfungsrohrs 12 ist ein näher anhand von 4 der Zeichnung ersichtlicher rohrstückförmiger Verschlußkörper 20 angeordnet, der gleichzeitig der Aufnahme eines näher anhand von 3 und 4 der Zeichnung ersichtlichen Bodenventils 21 dient. Über das Bodenventil 21 kann Dämpfungsfluid aus dem Dämpfungsrohr 12 unterhalb der unteren Kolbenfläche 18 in den Bereich der Ringraumkammer 15 treten, wie dies nachstehend noch näher erläutert werden wird.
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Am unteren Ende des Teleskopfedergabelbeins 1 ist darüber hinaus, wie dies näher anhand von 1 der Zeichnung ersichtlich ist, eine Klemmfaust 22 vorgesehen, die der Aufnahme einer nicht näher dargestellten Steckachse eines Vorderrads eines Motorrads dient.
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Im Bereich des unteren Endes des Dämpfungsrohrs 12 ist darüber hinaus ein Ausgleichsvolumen 23 für von der Kolbenstange 13 verschobenes Dämpfungsfluid vorgesehen. Wie dies näher noch anhand von 2 der Zeichnung ersichtlich ist, ist das Ausgleichsvolumen 23 in einer Ringraumkammer 24 ausgebildet, die radial außerhalb des Dämpfungsrohrs 12 und radial innerhalb eines am Verschlußkörper 20 und dem Dämpfungsrohr 12 angeordneten Trennkolbens 25 vorgesehen ist.
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Das Ausgleichsvolumen 23 ist dabei konzentrisch zwischen dem Dämpfungsrohr 12 und dem Trennkolben 25 vorgesehen, der das Ausgleichsvolumen 23 fluidisch von dem Dämpfungsfluid in der Ringraumkammer 15 trennt.
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Der Trennkolben 25 ist bei der dargestellten Ausführungsform an seiner Oberseite, die der unteren Kolbenfläche 15 des Kolbens 16 gegenüber liegend angeordnet ist, kegelstumpfförmig ausgebildet. Da der Trennkolben 25 vollständig in der Ringraumkammer 15 angeordnet ist, wird er allseitig von Dämpfungsfluid umgeben und steht somit unter Systemdruck.
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Der Trennkolben 25 weist eine innenliegende Stirnfläche 26 auf, an der sich eine Federeinrichtung 27 in der Form einer Schraubendruckfeder abstützt, deren gegenüberliegendes Ende sich an einer Stirnfläche des Verschlußkörpers 20 abstützt. Das Ausgleichsvolumen 23 ist mit Gas, beispielsweise Luft gefüllt und wird über eine obere Dichtungseinrichtung 28 sowie eine untere Dichtungseinrichtung 29 gegen das den Trennkolben 25 umgebende Dämpfungsfluid abgedichtet.
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Der Trennkolben 25 wird über zwei Führungsbuchsen 30 an dem Dämpfungsrohr 12 sowie dem Verschlußkörper 20 axial geführt, so dass er gegen die Wirkung der Schraubendruckfeder 27 am Dämpfungsrohr 12 und am Verschlußkörper 20 verschiebbar ist. Die Verschiebebewegung des Trennkolbens 25 wird dabei über den in der Ringraumkammer 25 herrschenden Systemdruck gesteuert. Entsprechend der Verschiebebewegung des Trennkolbens 15 vergrößert und verkleinert sich das Ausgleichsvolumen 23.
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Fährt das nicht näher dargestellte Motorrad, an dem die in 5 der Zeichnung dargestellte Teleskopfedergabel 31, die zwei Teleskopfedergabelbeine 1 und zwei Gabelbrücken 32 aufweist, über eine Bodenunebenheit, so kommt es aufgrund der Impulsantwort der Teleskopfedergabel 31 zu einem Einfedervorgang der Teleskopfedergabelbeine 1 in Richtung des Pfeils F nach 1.
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Werden die Teleskopfedergabelbeine 1 vollständig eingefedert, so nehmen sie die in 1 A dargestellte Stellung ein. Beim Einfedervorgang wird das Innenrohr 2 relativ zum Außenrohr 3 in Richtung nach oben verlagert, da sich der Kolben 16 über die Kolbenstange 13 an dem Verschlussdeckel 6 abstützt, der im Bereich der oberen Gabelbrücke 32 angeordnet ist, verschiebt die untere Kolbenfläche 18 Dämpfungsfluid aus dem Bereich des Innenraums 14 unterhalb der unteren Kolbenfläche 18. Die Kolbenstange 13 taucht in die Dämpfungseinrichtung 4 ein und verdrängt ein entsprechendes Volumen an Gabelöl.
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Ein Teilvolumenstrom des Dämpfungsfluids wird über das in 3 der Zeichnung dargestellte Bodenventil 21 in Richtung zur Ringraumkammer 15 geleitet. Durch die Druckbeaufschlagung aufgrund des Kolbens 16 kommt es zu einer Öffnung eines Federscheibenstapels 33 des Bodenventils 21, was dazu führt, dass ein Fluiddurchlass im Bodenventil eine Fluidströmung aus dem Innenraum 14 in die Ringraumkammer 15 ermöglicht.
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Das in die Ringraumkammer 15 einströmende Dämpfungsfluid strömt über ein vom Systemdruck geöffnetes Rückschlagventil 34 in den Bereich eines Innenraums 35 (siehe 1A) im Dämpfungsrohr 12, der oberhalb der oberen Kolbenfläche 17 ausgebildet ist. Auf diese Weise befindet sich das Dämpfungsfluid in der zweiten Kammer 9 stets unter Druck, so dass die Bildung von Gasblasen vermieden wird.
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Wie es sich anhand von 1A der Zeichnung ergibt, tritt beim Einfedervorgang des Teleskopfedergabelbeins 1 die Kolbenstange 13 in die zweite Kammer 9 und in den Innenraum 35 im Dämpfungsrohr 12 ein und verdrängt dort vorhandenes Dämpfungsfluid. Das dem eintretenden Volumen der Kolbenstange 13 entsprechende Volumen an Dämpfungsfluid wird ausgeglichen über eine Verlagerungsbewegung des Trennkolbens 25 und eine damit einhergehende Veränderung des Volumens des Ausgleichsvolumens 23.
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4 zeigt die Relativstellung des Trennkolbens 25 bei vollständig eingefedertem Teleskopfedergabelbein 1, was der Stellung nach 1A entspricht.
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Das Ölvolumen unterhalb der unteren Kolbenfläche 18 befindet sich unter Dämpfungsdruck und wird über das Bodenventil 21 teilweise in die Ringraumkammer 15 geleitet. Ein Teilvolumenstrom strömt über eine Ventileinrichtung 36 mit härterer Federkennlinie als die Federkennlinie der Ventileinrichtung des Bodenventil 21 in den Bereich des Innenraums 35.
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Durch die Verschiebung von Dämpfungsfluid aus dem Dämpfungsrohr 12 aufgrund des Eintretens der Kolbenstange 13 in das Dämpfungsrohr 12 und die Dämpfungseinrichtung 4 kommt es zu einer Verlagerungsbewegung des Trennkolbens 25 gegen die Wirkung der Federeinrichtung 27 sowie des innerhalb des Ausgleichsvolumens 23 vorhandene Gases in Richtung nach unten, bis der Trennkolben 25 bei vollständiger Einfederung des Teleskopfedergabelbeins 1 seine in 1A ersichtliche Endstellung erreicht hat.
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Kommt es zu einer Einfederung des Teleskopfedergabelbeins 1, nicht aber einer vollständigen Einfederung, wie sie in 1A dargestellt ist, so wird der Trennkolben 25 ebenfalls in Richtung nach unten verschoben, das Ausgleichsvolumen 23 wird entsprechend des durch das Eindringen der Kolbenstange 13 in die zweite Kammer 9 verkleinerten Volumens, das für die Aufnahme an Dämpfungsfluid zur Verfügung steht, verkleinert und sorgt so für einen Ölvolumenausgleich.
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Das Ausgleichsvolumen 23 ist konzentrisch um das Dämpfungsrohr 12 herum vorgesehen und zwar innerhalb der durch den Trennkolben 25 und das Dämpfungsrohr 12 gebildeten Ringraumkammer 24 und nimmt daher keinen Bauraum ein, der die axiale Länge des Teleskopfedergabelbeins 1 ansteigen lassen würde. Durch die Anordnung des Ausgleichsvolumens 23 direkt benachbart radial zum Dämpfungsrohr 12 nimmt auch der radiale Bauraum des Teleskopfedergabelbeins 1 nicht zu, wie dies bei dem vorstehend beschriebenen, bekannten Dämpfer der Fall ist.
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Kommt es zum Ausfedervorgang des Teleskopfedergabelbeins 1, wird also der axiale Abstand zwischen der Klemmfaust 22 und dem Verschlussdeckel 6 wieder vergrößert, bewegt sich der Kolben 16 im Dämpfungsrohr 12 in Richtung nach oben und über die obere Kolbenfläche 17 wird Dämpfungsfluid aus dem Innenraum 35 in Richtung zum unter dem Kolben 16 angeordneten Innenraum 14 verschoben. Dabei wird auch die Kolbenstange 13 aus dem Dämpfungsrohr 12 herausbewegt, der Kolben 16 verdrängt Öl, das aus dem Innenraum 35 über einen Fluiddurchlass 37 im Kolben 16 in Richtung zum Innenraum 14 unterhalb des Kolbens 16 verschoben wird. Im Dämpfungsrohr 12 ist oberhalb des Kolbens 16 die auch als Rückschlagventil wirkende Ventileinrichtung 34 vorgesehen, welche bei einer Bewegung des Kolbens 16 in Richtung nach oben einen Fluiddurchlass aus den Innenraum 35 in Richtung zur Ringraumkammer 15 verschlossen hält und so dafür sorgt, dass das Dämpfungsfluid von oberhalb der oberen Kolbenfläche 17 durch den Fluiddurchlass 37 in Richtung zum Innenraum 14 unterhalb der unteren Kolbenfläche 18 verlagert wird.
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Bei der Ausfederbewegung des Teleskopfedergabelbeins 1 fährt die Kolbenstange 13 aus dem Dämpfungssystem 4 heraus und gibt Volumen im Dämpfungssystem 4 frei. Da der Trennkolben 25 über das Gasvolumen im Ausgleichsvolumen 23 und die Federeinrichtung 27 vorgespannt ist, bewegt er sich bei aus dem Dämpfungsrohr 12 heraus bewegender Kolbenstange 13 in Richtung nach oben und das Ausgleichsvolumen 23 nimmt das von der Kolbenstange 13 freigegebene Volumen an Dämpfungsfluid wieder ein und sorgt so dafür, dass nach wie vor beide Kolbenflächen 17, 18 unter Druck stehen und sich die gesamte zweite Kammer 9 unter Druck befindet.
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Über eine näher anhand von 1 und 4 der Zeichnung ersichtliche Ventileinrichtung 39 in der Form eines von außen betätigbaren Nadelventils kann ein den Kolben 16 durchsetzender Fluidkanal 40 einstellbar freigegeben werden. Dadurch kann in Verbindung mit einem Rückschlagventil eine Verstellung der Dämpfungskraft beim Einfedern und Ausfedern erreicht werden.
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Beim Einfedervorgang bewegt sich die Kolbenstange 13 in das Dämpfungssystem hinein. Der Kolben 16 verdrängt dabei Gabelöl, welches zu einem größeren Teilvolumenstrom durch das Bodenventil 21 mit weicher Ventile Kennlinie aus dem Dämpfungsrohr 12 heraus strömt. Von dort gelangt das verdrängte Gabelöl über die Ringraumkammer 15 und Durchlässe im Cartridgedeckel 10 über das Rückschlagventil 34 in den Bereich oberhalb der oberen Kolbenfläche 17 und beaufschlagt diese.
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Ein kleinerer Teilvolumenstrom fließt durch den Fluiddurchlass 37 des Kolbens 16 direkt hindurch. Das aufgrund der Einfederbewegung der Kolbenstange 13 verdrängte Ölvolumen wird durch eine Verlagerungsbewegung des Trennkolbens 25 und eine damit einhergehende Verkleinerung des Ausgleichsvolumens 13 kompensiert.
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Der Trennkolben 25 ist ringförmig um das Dämpfungsrohr 12 herum angeordnet und mittels der Führungsbuchsen 30 an Dämpfungsrohr 12 und am rohrstückförmigen Verschlußkörper 20 axial geführt und besitzt aufgrund der Dichtungseinrichtung 28 und 29 ein abgeschlossenes inneres Volumen, welches Gas beinhaltet und das Ausgleichsvolumen 23 bildet.
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Die Federeinrichtung 27 beaufschlagt den Trennkolben 25 in Richtung nach oben. Der Trennkolben 25 besitzt eine obere, vom Dämpfungsdruck beaufschlagte kegelstumpfförmige Fläche, deren Projektion größer ist als die vom Systemdruck beaufschlagte untere Fläche des Trennkolbens 25. Dieser besitzt daher eine Differenzkolbenfläche, die vom Systemdruck so beaufschlagt wird, dass der Trennkolben 25 bei steigendem Systemdruck in Richtung nach unten verlagert wird.
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Dadurch wird das Dämpfungssystem 4 mit zunehmendem Hub des Teleskopfedergabelbeins 1 und damit zunehmender Verlagerungsbewegung des Dämpfungskolbens bzw. Kolbens 16 steigendem Druck beaufschlagt. Der Innenraum 14 zwischen der unteren Kolbenfläche 18 und dem Bodenventil 21 steht unter Dämpfungsdruck, der Rest der zweiten Kammer 9 steht unter Systemdruck.
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Bei der Ausfederbewegung wird die Kolbenstange 13 aus dem Dämpfungsrohr 12 herausbewegt. Der Kolben 16 verdrängt Gabelöl, welches direkt durch den Fluiddurchlass 37 im Kolben 16 vom Innenraum 35 oberhalb des Kolbens 16 in den Innenraum 14 unterhalb des Kolbens 16 strömt. Dabei ist das Rückschlagventil 34 für die Einfederbewegung geschlossen. Das durch das Herausbewegen der Kolbenstange 13 aus dem Dämpfungsrohr 12 freiwerdende Volumen wird vom sich in Richtung nach oben bewegenden Trennkolben 25 über ein Rückschlagventil 41 (siehe 3) für das Ausfedern in das Dämpfungsrohr 12 in den Innenraum 14 unterhalb des Kolbens 16 zurückgeschoben. Der Raum zwischen dem Kolben 16 und dem Rückschlagventil 34 für das Einfedern steht unter Dämpfungsdruck, der Rest der zweiten Kammer 9 steht unter Systemdruck, der vom Trennkolben 25 bestimmt wird.
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Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung im Übrigen ausdrücklich auf die ansprechend Zeichnung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Teleskopfedergabelbein
- 2
- Innenrohr
- 3
- Außenrohr
- 4
- Dämpfungseinrichtung
- 5
- Federeinrichtung
- 6
- Verschlussdeckel
- 7
- topförmig ausgebildeter Deckel
- 8
- erste Kammer
- 9
- zweite Kammer
- 10
- Cartridgedeckel
- 11
- Dichtungseinrichtung
- 12
- Dämpfungsrohr
- 13
- Kolbenstange
- 14
- Innenraum
- 15
- Ringraumkammer
- 16
- Kolben
- 17
- obere Kolbenfläche
- 18
- untere Kolbenfläche
- 19
- Dichtungseinrichtung
- 20
- Verschlußkörper
- 21
- Bodenventil
- 22
- Klemmfaust
- 23
- Ausgleichsvolumen
- 24
- Ringraumkammer
- 25
- Trennkolben
- 26
- Stirnfläche
- 27
- Federeinrichtungen
- 28
- obere Dichtungseinrichtung
- 29
- untere Dichtungseinrichtung
- 30
- Führungsbuchse
- 31
- Teleskopfedergabel
- 32
- Gabelbrücke
- 33
- Federscheibenstapel
- 34
- Rückschlagventil für das Einfedern
- 35
- Innenraum
- 36
- Ventileinrichtung
- 37
- Fluiddurchlass
- 39
- Ventileinrichtung (Nadelventil)
- 40
- Fluidkanal
- 41
- Rückschlagventil für das Ausfedern
- 42
- Kolbenstangendichtung
- F
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/085097 A1 [0006]
- WO 2007/046750 A1 [0007]
- DE 102007028634 A1 [0009]
- EP 2017495 A1 [0010]
- JP 2010-127327 A [0011]
- US 2008/0105505 A1 [0012]
- US 2010/0263971 A1 [0013]
- US 2007/0056817 A1 [0014]
