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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federgabel für ein wenigstens teilweise muskelbetriebenes Fahrzeug und insbesondere ein Zweirad wie ein Fahrrad. Eine solche Federgabel umfasst ein Steuerrohr und wenigstens ein damit verbundenes Rohrsystem, welches ein Standrohr und ein relativ dazu bewegliches und insbesondere teleskopierbares Tauchrohr umfasst. Neben dem Rohrsystem ist ein Radaufnahmeraum vorgesehen. Wenn die Federgabel, wie oftmals üblich, zwei parallel benachbarte Rohrsysteme aufweist, befindet sich der Radaufnahmeraum zwischen den Rohrsystemen.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Federgabeln bekannt geworden. Oftmals ist in einem Standrohr der Federgabel ein Dämpfersystem vorgesehen, während ein Federsystem in dem anderen Standrohr untergebracht ist. Möglich ist es aber auch, dass in dem Federsystem auf einer Seite sowohl ein Dämpfersystem als auch ein Federsystem vorhanden sind.
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Im Stand der Technik sind verschiedenste Federgabeln bekannt geworden, bei denen als Dämpfungsfluid Öl eingesetzt wird. Über eine Vielzahl von mechanisch einstellbaren Ventilen werden in bekannten Federgabeln die Dämpfung in der Druckstufe und die Dämpfung in der Zugstufe eingestellt. Meist werden unterschiedliche Strömungswege für die Low-Speed-Dämpfung und für die High-Speed-Dämpfung vorgesehen. Zusätzlich können noch Blow-Off-Ventile vorgesehen sein, die bei besonders starken Stößen öffnen, um zu große Belastungen zu vermeiden. Derartige bekannte Federgabeln funktionieren zuverlässig, sind aber kompliziert im Aufbau und weisen eine Vielzahl von Einstellmechanismen auf, sodass es schwierig sein kann, die optimalen Einstellungen zu finden.
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Einfacher aufgebaut können Federgabeln werden, bei denen beispielsweise magnetorheologische oder elektrorheologische Fluide als Dämpfungsmedium eingesetzt werden, da dort das durch einen Dämpfungskanal strömende Dämpfungsfluid einem entsprechenden magnetischen oder elektrischen Feld ausgesetzt werden kann, womit die gewünschte Dämpfung einstellbar ist. Aus der
DE 10 2010 055 830 A1 und der
DE 10 2011 009 406 A1 sind Dämpfer und Federgabeln bekannt geworden, die ein magnetorheologisches Fluid einsetzen und den Oberbegriff von Anspruch 1 offenbaren.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Federgabel zur Verfügung zu stellen, welche einfach aufgebaut ist und einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Federgabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel und der allgemeinen Beschreibung.
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Eine erfindungsgemäße Federgabel ist für ein wenigstens teilweise muskelbetriebenes Fahrzeug und insbesondere ein Fahrrad vorgesehen. Die erfindungsgemäße Federgabel umfasst ein Steuerrohr und wenigstens ein damit verbundenes Rohrsystem, welches ein Standrohr und ein relativ dazu bewegliches Tauchrohr umfasst. Neben dem Rohrsystem ist ein Radaufnahmeraum vorgesehen. Wenn die Federgabel zwei Rohrsysteme umfasst, ist der Radaufnahme zwischen den Rohrsystemen vorgesehen.
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An oder in wenigstens einem Rohrsystem ist wenigstens eine Dämpfereinrichtung mit einem feldempfindlichen Dämpfungsfluid vorgesehen. Die Dämpfereinrichtung verfügt über eine Dämpferkammer und ist durch einen beweglichen und mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer geteilt.
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Es sind ein erstes und ein zweites Drosselventil vorgesehen, wobei das erste Drosselventil mit einer ersten Felderzeugungseinrichtung und das zweite Drosselventil mit einer zweiten Felderzeugungseinrichtung versehen ist, um das erste und das zweite Drosselventil entsprechend zu beeinflussen. Es sind weiterhin ein erstes und ein zweites Umschaltventil vorgesehen. Das erste und das zweite Drosselventil und das erste und das zweite Umschaltventil sind derart verschaltet, dass in der Druckstufe nur das erste Drosselventil durchströmt wird, während in der Zugstufe das erste und das zweite Drosselventil in Reihe geschaltet sind.
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Die erfindungsgemäße Federgabel hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Federgabel besteht darin, dass zwei Drosselventile vorgesehen sind, die über zwei Umschaltventile automatisch umgeschaltet werden. Dabei wirkt in der Druckstufe nur das erste Drosselventil, während in der Zeugstufe das erste und das zweite Drosselventil wirken. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht auf einfache Art und Weise eine flexible und für die Druckstufe und die Zugstufe jeweils unterschiedliche Dämpfungscharakteristik.
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Insbesondere wird die Federgabel in Echtzeit gesteuert, wobei in Echtzeit auf auftretende Stöße reagiert wird. Da ein beispielsweise und bevorzugterweise eingesetztes magnetorheologisches Fluid als feldempfindliches Fluid innerhalb kürzester Zeit auf Feldveränderungen reagiert, können Reaktionszeiten von einer Millisekunde oder wenigen Millisekunden erreicht werden.
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Grundsätzlich gibt es deshalb die Möglichkeit, mit nur einem Drosselventil sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe die nötige Dämpfung in Echtzeit bereitzustellen. Eine solche Ausgestaltung hat aber den Nachteil, dass eine hohe Dynamik erforderlich ist, wenn sowohl kleine Stöße als auch größere Stöße entsprechend gedämpft werden sollen. Insbesondere gibt es auch Unterschiede bei der optimalen Dämpfung in der Druckstufe und in der Zugstufe.
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Deshalb hat die Federgabel gemäß der vorliegenden Erfindung durch den Einsatz zweier Drosselventile erhebliche Vorteile. Dadurch, dass nur eines der beiden Drosselventile in der Druckstufe aktiv ist, kann dieses Drosselventil optimal auf die vorgesehene Druckstufendämpfung angepasst werden. Das zweite Drosselventil, welches in der Zugstufe in Serie geschaltet wird, kann beispielsweise eine Grundkurve der Zugstufendämpfung zur Verfügung zu stellen, die von dem ersten Drosselventil passend überlagert wird, um die aktuell gewünschte Dämpfungscharakteristik einzustellen.
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Eine Notlauffunktion für die Druckstufe kann beispielsweise durch die Integration eines Permanentmagneten in das erste Drosselventil realisiert werden.
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Das zweite Drosselventil kann beispielsweise über einen dort vorhandenen Dauermagneten Notlaufeigenschaften in der Zugstufe zur Verfügung stellen. Vorzugsweise weist das erste Umschaltventil und/oder das zweite Umschaltventil jeweils wenigstens drei Anschlüsse auf, von denen in jeder Stellung wenigstens zwei verbunden sind.
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Möglich und bevorzugt ist eine Mittel- oder Grundstellung, in der alle drei Anschlüsse miteinander verbunden sind. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist das erste Umschaltventil und/oder das zweite Umschaltventil in die Mittel- oder Grundstellung vorbelastet.
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Vorzugsweise weisen das erste und/oder zweite Drosselventil jeweils einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang auf. Je nach Strömungsrichtung kann einer der Eingänge als Ausgang dienen.
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Es ist bevorzugt, dass die zweite Kammer mit einem ersten Anschluss des ersten Umschaltventils und mit einem ersten Eingang des ersten Drosselventils verbunden ist. Die Verbindung kann direkt sein oder aber über eine Verbindungsleitung erfolgen.
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Es ist auch bevorzugt, dass der zweite Eingang des ersten Drosselventils mit einem dritten Anschluss des zweiten Umschaltventils verbunden ist.
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Insbesondere ist die erste Kammer mit einem zweiten Anschluss des ersten Umschaltventils und mit einem ersten Eingang des zweiten Drosselventils verbunden.
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Der zweite Eingang des zweiten Drosselventils ist insbesondere mit einem ersten Anschluss des zweiten Umschaltventils verbunden.
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Es ist möglich, dass der zweite Anschluss des zweiten Umschaltventils mit dem dritten Anschluss des ersten Umschaltventils verbunden ist.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich und bevorzugt, dass bei dem ersten Umschaltventil in einer ersten Stellung der zweite Anschluss mit dem dritten Anschluss verbunden ist. In einer zweiten Stellung des ersten Umschaltventils ist dann der zweite Anschluss mit dem ersten Anschluss verbunden.
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Vorzugsweise ist bei dem zweiten Umschaltventil in einer ersten Stellung der zweite Anschluss mit dem dritten Anschluss und in einer zweiten Stellung der erste Anschluss mit dem dritten Anschluss verbunden.
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In allen Fällen ist es bevorzugt, dass sich die Kolbenstange durch die erste Kammer hinaus und aus der Dämpferkammer nach außen erstreckt.
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Bei solchen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass eine Ausgleichskammer mit einem insbesondere vorgespannten Ausgleichsvolumen vorgesehen ist.
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In allen Fällen weist das erste Drosselventil insbesondere eine oder wenigstens eine elektrische Spule als wenigstens eine Felderzeugungseinrichtung auf.
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In allen Fällen ist es auch bevorzugt, dass das zweite Drosselventil einen Remanenzmagneten und eine elektrische Spule aufweist, wobei eine Stärke des Magnetfeldes des Remanenzmagneten über einen magnetischen Impuls der elektrischen Spule dauerhaft einstellbar ist. Ein Remanenzmagnet im Sinne der vorliegenden Anmeldung kennzeichnet einen Dauermagneten, der im Betrieb in seiner Magnetfeldstärke veränderbar ist. Dazu kann die elektrische Spule dienen.
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In allen Fällen ist vorzugsweise eine Steuereinrichtung vorgesehen. Es kann wenigstens eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein.
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Wenigstens eine Sensoreinrichtung kann dazu vorgesehen sein, ein Maß für eine Relativgeschwindigkeit zu erfassen. Insbesondere dient wenigstens eine Sensoreinrichtung dazu, eine Relativgeschwindigkeit des Kolbens zu der Dämpferkammer zu erfassen.
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Es ist auch bevorzugt, wenigstens eine Sensoreinrichtung vorzusehen, die eine Richtung der Relativbewegung zwischen dem Kolben und der Dämpferkammer erfasst.
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Wenigstens eine Sensoreinrichtung kann ein Maß für einen schon eingefederten und/oder einen noch zur Verfügung stehenden Einfederungsweg erfassen.
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In allen Ausgestaltungen ist es möglich und bevorzugt, dass wenigstens eine Endlagendämpfung vorgesehen ist. Eine solche Endlagendämpfung kann die Dämpfung in einem Endbereich beim Einfedern oder Ausfedern entsprechend verstärken, um einen Durchschlag an der Federgabel zu verhindern.
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Vorteilhafterweise sind im bestimmungsgemäßen Gebrauch das erste und das zweite Drosselventil oberhalb der Dämpferkammer angeordnet. Insbesondere ist die Ausgleichskammer oberhalb wenigstens eines Drosselventils vorgesehen.
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Das zweite Drosselventil kann insbesondere als Absenkventil dienen und/oder Notlaufeigenschaften zur Verfügung stellen.
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Ein erheblicher Vorteil der Erfindung ist es auch, dass der in einer konventionellen Federgabel vorhandene Platz vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
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Das zweite Drosselventil kann auch als Absenkventil dienen und beispielsweise auch dafür vorgesehen sein, die Federgabel bei Bergauffahrten abzusenken oder abgesenkt zu halten.
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Auch im abgesenkten Zustand kann noch eine Dämpfung von Stößen erfolgen. Nach der Bergauffahrt kann das Absenkventil wieder ausgeschaltet werden, sodass die Federgabel im normalen Betrieb schnell wieder ihre normale ausgefederte Position erreicht.
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Durch insbesondere das erste Umschaltventil ist es möglich, die Ausgleichskammer und das Ausgleichsvolumen immer in den Niederdruckbereich, d. h. hinter die Drosselventile zu schalten. Dadurch kann auch bei hoher Dämpfung ein steifes System erhalten werden, welches nicht in das Ausgleichsvolumen arbeitet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels, das im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
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In den Figuren zeigt:
- 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Federgabel;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Rohrsystems für die Federgabel nach 1 in einer Grundstellung;
- 3 eine schematische Querschnittsdarstellung des Rohrsystems nach 2 in der Druckstufe;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Rohrsystems nach 2 in der Zugstufe; und
- 5 einen schematischen Querschnitt durch ein Drosselventil der Federgabel nach 1.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Federgabel 1 in einer Vorderansicht. Die Federgabel verfügt über ein Steuerrohr 2, an dem eine Gabelkrone 51 befestigt ist. An der Gabelkrone 51 sind die beiden Rohrsysteme 3 und 4 angeordnet. Jedes Rohrsystem 3, 4 umfasst hier ein Standrohr 5, 6 und ein Tauchrohr 7, 8, welche gegeneinander teleskopierbar sind.
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Die beiden Tauchrohre 7 und 8 sind über einen Verbindungsbügel 52 miteinander verbunden. Am unteren Ende der Federgabel sind Ausfallenden 53 und 54 an den Tauchrohren 7 und 8 vorgesehen. An den Ausfallenden 53 und 54 kann ein Laufrad eines Fahrrads angeordnet werden. Dazu ist zwischen dem Rohrsystem 3 und 4 ein Radaufnahmeraum 9 vorgesehen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Rohrsystem 3 eine Dämpfereinrichtung 10 angeordnet, während in dem Rohrsystem 4 eine Federeinrichtung 50 angeordnet ist.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des Rohrsystems der Federgabel aus 1. Das Tauchrohr 7 gleitet teleskopierend auf dem Standrohr 5. Im Inneren des Standrohres 5 ist die Dämpfereinrichtung 10 angeordnet, die eine Dämpferkammer 12 umfasst, die durch einen Kolben 15 in eine erste Kammer 16 und eine zweite Kammer 17 aufgeteilt ist.
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Der Kolben 15 ist mit einer Kolbenstange versehen, die sich durch die erste Kammer 16 hindurch und aus dem Standrohr 5 hinaus erstreckt. Das andere Ende der Kolbenstange 14 ist mit dem unteren Ende des Tauchrohres 7 verbunden.
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Oberhalb der Dämpferkammer 12 sind die Drosselventile 37 und 47 und die Ausgleichskammer 24 mit dem Ausgleichsvolumen 25 angeordnet.
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Eine Steuereinrichtung 13 dient zur Steuerung der Federgabel 1. Eine nicht dargestellte Batterieeinheit versorgt die Steuereinrichtung und die Federgabel 1 mit der benötigten elektrischen Energie.
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Hier ist der Kolben 15 als Pumpkolben ausgeführt, sodass im Wesentlichen keine Verbindungsleitungen durch den Kolben 15 von der ersten Kammer 16 zu der zweiten Kammer 17 bestehen. Die erste Kammer 16 ist über eine Fluidleitung mit dem zweiten Anschluss 32 des ersten Umschaltventils 30 verbunden. Das Umschaltventil 30 umfasst drei Anschlüsse 31, 32 und 33. In dem in 2 dargestellten Grundzustand sind alle drei Anschlüsse 31 bis 33 miteinander verbunden. Das Umschaltventil 30 kann durch Vorbelastungseinrichtungen wie z. B. Federn in die in 2 dargestellte Grundstellung bzw. Mittelstellung 35 vorbelastet sein. Wenn in der Grundstellung die Anschlüsse 31 und 33 des ersten Umschaltventils 30 verbunden sind, kann dies das Ansprechverhalten der Federgabel verbessern.
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Außerdem ist die erste Kammer 16 noch mit dem ersten Eingang 48 des zweiten Drosselventils 47 verbunden.
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Die zweite Kammer 17 ist einerseits mit dem ersten Anschluss 31 des ersten Drosselventils 30 und andererseits mit den ersten Eingang 38 des ersten Drosselventils 37 verbunden. Der zweite Eingang 39, über den durch den ersten Eingang 38 eintretendes feldempfindliches Fluid wieder abgeleitet wird, ist mit dem dritten Anschluss 43 des zweiten Umschaltventils 40 verbunden.
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Das zweite Umschaltventil umfasst hier auch drei Anschlüsse 41, 42 und 43. Das Umschaltventil 40 kann durch Vorbelastungseinrichtungen wie z. B. Federn in die in 2 dargestellte Grundstellung vorbelastet sein. Die Grundstellung 45 des zweiten Umschaltventils 40 kann eine Mittelstellung sein, kann aber auch als eine Endlage ausgeführt sein.
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Der erste Anschluss 41 des zweiten Umschaltventils 40 ist mit dem zweiten Eingang 49 des zweiten Drosselventils 47 verbunden. Der zweite Anschluss 42 des zweiten Drosselventils 40 ist einerseits mit der Ausgleichskammer 24 und andererseits mit dem dritten Anschluss 33 des ersten Umschaltventils 30 verbunden.
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Mehrere Sensoreinrichtungen 64 können vorgesehen sein. Beispielsweise kann in der Ausgleichskammer 24 bzw. in einer dahin führenden Leitung eine Sensoreinrichtung 64 mit einem Federplättchen als Detektor 66 oder dergleichen ausgeordnet sein. Durch die Strömung des feldempfindlichen Fluids wird das Federplättchen ausgelenkt, sodass je nach Richtung 27 der Auslenkung die Richtung der Strömung erkennbar ist.
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In der Druckstufe tritt beim Einfedern die Kolbenstange 14 weiter in die Dämpferkammer 12 ein, sodass ein Teil des feldempfindlichen Fluides in die Ausgleichskammer 24 eintreten muss. Das kann durch die Sensoreinrichtung 64 detektiert werden. Umgekehrt tritt im Zugstufenfall ein Teil der Kolbenstange 14 aus der Dämpferkammer 12 aus, sodass aus der Ausgleichskammer 24 ein Teil des feldempfindlichen Fluides austreten muss. Auch die Richtung dieser Strömung kann über die Sensoreinrichtung 64 erfasst werden.
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Alternativ oder ergänzend dazu ist es auch möglich, einen Sensor 64 zur Erfassung der Relativbewegung zwischen dem Dämpferkolben und der Dämpferkammer oder zwischen dem Standrohr 5 und dem Tauchrohr 7 vorzusehen. Über die Relativbewegungen der unterschiedlichen Komponenten zueinander kann auf die Relativgeschwindigkeit und auf die Relativbeschleunigung sowie die aktuell vorliegende Belastung zurückgeschlossen werden.
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Mit solchen Sensordaten kann die Steuereinrichtung 13 die Felderzeugungseinrichtungen 18 bzw. 23 des ersten Drosselventils 37 und des zweiten Drosselventils 47 in Echtzeit ansteuern, sodass während einer auftretenden Belastung noch auf z. B. den Stoß reagiert wird.
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Es ist möglich, dass das erste Drosselventil 37 eine elektrische Spule 21 als Felderzeugungseinrichtung 18 aufweist. In analoger Weise kann das zweite Drosselventil 47 eine elektrische Spule 22 als Felderzeugungseinrichtung 23 aufweisen.
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Es ist aber auch möglich, dass eines oder beide Drosselventile 37 und 47 und insbesondere das zweite Drosselventil 47 einen Permanentmagneten oder einen Remanenzmagneten 26 aufweist. Ein hier sogenannter Remanenzmagnet ist ein Dauermagnet, der im Betrieb durch die elektrische Spule 22 ummagnetisiert werden kann. Dazu sendet die elektrische Spule 22 einen kurzzeitigen aber intensiven magnetischen Impuls aus, der zu einer dauerhaften Veränderung des Magnetfeldes des Remanenzmagneten 26 führt. Dadurch kann mit einem einzelnen kurzen Impuls dauerhaft die Dämpfung beeinflusst und beliebig eingestellt werden, ohne dass dafür dauerhaft elektrischer Strom benötigt wird. Das ermöglicht eine sparsame Betriebsweise und insbesondere auch Notlaufeigenschaften.
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Hier ist das zweite Drosselventil 47 nur in der Zugstufe in Reihe zu dem ersten Drosselventil 37 geschaltet. Durch den Remanenzmagneten 26 oder auch einen nicht variierbaren Permanentmagneten wird auch bei Verlust der elektrischen Energie eine Mindestdämpfung in der Zugstufe sichergestellt.
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Das feldempfindliche Dämpfungsfluid 11 ist im Ausführungsbeispiel ein magnetorheologisches Fluid, welches in dem Trägermedium feinstverteilte ferromagnetische Partikel umfasst.
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Des Weiteren kann eine Sensoreinrichtung 64 vorgesehen sein, die beispielsweise den Einfederungsweg 28 oder den noch zur Verfügung stehenden Einfederungsweg erfasst. Eine Endlagendämpfung 29 kann vorgesehen sein, um ein Anschlagen des Tauchrohres 7 an das Standrohr 5 zu verhindern.
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Über Ventile 62 und 63 kann das magnetorheologische Fluid nachgefüllt oder ausgetauscht bzw. es kann Druckluft in die Ausgleichskammer 24 nachgefüllt werden.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Federgabel 1 erläutert.
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Während in 2 der Grundzustand dargestellt ist, zeigt 3 den Zustand des Rohrsystems 3 in der Druckstufe, wenn der Kolben 15 weiter in die Dämpferkammer 12 eintaucht. Durch den eintauchenden Kolben 15 steigt der Druck in der zweiten Kammer 17, sodass das magnetorheologische Fluid 11 nach oben aus der zweiten Kammer 17 abgeleitet wird. Das feldempfindliche Fluid 11 gelangt zu dem ersten Umschaltventil 30, welches automatisch in die erste Stellung 34 überführt wird und somit die Verbindung von dem ersten Anschluss 31 zu den anderen Anschlüssen 32 und 33 trennt. Gleichzeitig wird an dem ersten Umschaltventil 30 eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 32 und dem dritten Anschluss 33 geöffnet.
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Das aus der zweiten Kammer 17 abgeführte Dämpfungsfluid 11 gelangt durch den ersten Eingang 38 in das erste Drosselventil 37, wo es in einem Dämpfungskanal (vgl. 5) entsprechend der Feldstärke der Felderzeugungseinrichtung 18 gedämpft wird. Das Dämpfungsfluid 11 verlässt das erste Drosselventil 37 durch den zweiten Eingang 39 und gelangt durch den dritten Anschluss 43 des zweiten Umschaltventils in das zweite Umschaltventil 40 hinein.
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Durch das eintretende Dämpfungsfluid 11 wird das zweite Umschaltventil 40 von der aktuell vorhandenen Stellung oder einer Grundstellung 45 in die in 3 dargestellte erste Stellung 44 überführt, wenn sich das zweite Umschaltventil 40 nicht schon in der ersten Stellung 44 befindet. In der ersten Stellung 44 wird der erste Anschluss 41 des zweiten Umschaltventils 40 geschlossen. An dem zweiten Dämpfungsventil 40 besteht dann nur noch eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Anschluss 42 und dem dritten Anschluss 43.
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Das Dämpfungsfluid 11 verlässt das zweite Umschaltventil 40 über den zweiten Anschluss 42 und wird zum Teil zurückgeführt und gelangt über den dritten Anschluss 33 des ersten Umschaltventils 30 in das erste Umschaltventil 30 hinein, wo eine Strömungsverbindung zu dem zweiten Anschluss 32 zur Verfügung steht. Von dem zweiten Anschluss 32 strömt das Dämpfungsfluid 11 über die Verbindungsleitung in die erste Dämpferkammer 16 hinein.
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Der in die Dämpferkammer 12 eintretende Kolbenstangenanteil verdrängt ein entsprechendes Volumen des feldempfindlichen Dämpfungsfluids 11, welches von dem zweiten Anschluss 42 des zweiten Umschaltventils 40 in die Ausgleichskammer 24 abgeleitet wird. Der dort ggf. vorgesehene Sensor 64 detektiert das Einströmen des Dämpfungsfluids und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 13, sodass diese die Druckstufe 19 und somit das Einfedern der Federgabel erkennt.
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Das Ausfedern der Federgabel wird nun mit Bezug auf die 4 erläutert, die den Zugstufenfall 20 darstellt.
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Nachdem ein Federvorgang beendet ist, drückt die Federeinrichtung 50 in dem anderen Rohrsystem 4 den Kolben 15 in definiert gedämpfter Art und Weise wieder aus der Dämpferkammer 12 hinaus. Dabei gleitet das Tauchrohr 7 auf dem Standrohr 5.
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Beim Austauchen des Kolbens 15 aus der Dämpferkammer 12 der Dämpfereinrichtung 10 wird in der ersten Kammer 16 vorhandenes Dämpfungsfluid 11 teilweise aus der ersten Kammer 16 herausgedrückt. Durch die angeschlossene Verbindungsleitung gelangt das Dämpfungsfluid zum Einen an den ersten Eingang 48 des zweiten Drosselventils 47 und zu dem zweiten Anschluss 32 des ersten Umschaltventils 30. Das unter Überdruck stehende Dämpfungsfluid 11 führt zu einem Schließen des zweiten Anschlusses 32 des ersten Umschaltventils, sodass an dem ersten Umschaltventil 30 nur noch eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Anschluss 31 und dem dritten Anschluss 33 besteht. Deshalb muss das aus der ersten Kammer 16 verdrängte Dämpfungsfluid 11 durch den ersten Eingang 48 in das zweite Drosselventil 47 eintreten. Dort wird das Dämpfungsfluid in einem Dämpfungskanal 65 den kombinierten Feldern der Felderzeugungseinrichtung 23 und des Remanenzmagneten 26 ausgesetzt. Dadurch erfolgt eine entsprechende Dämpfung in dem zweiten Drosselventil 47.
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Das gedrosselte Fluid verlässt das zweite Drosselventil 47 durch den zweiten Eingang 49, der über eine Verbindungsleitung oder direkt mit dem ersten Anschluss 41 des zweiten Umschaltventils 40 verbunden ist. Durch das strömende Fluid wird der zweite Anschluss 42 des zweiten Umschaltventils 40 geschlossen, sodass nur noch eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Anschluss 41 und dem dritten Anschluss 43 des zweiten Umschaltventils 40 besteht.
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Das Dämpfungsfluid 11 verlässt das zweite Umschaltventil 40 über den dritten Anschluss 43 und wird direkt oder über eine Verbindungsleitung in den zweiten Eingang 39 des ersten Drosselventils 37 geleitet. Dort folgt eine Dämpfung entsprechend dem mit der elektrischen Spule 21 der Felderzeugungseinrichtung 80 erzeugten Magnetfeld. Das Dämpfungsfluid verlässt das erste Drosselventil 37 über den ersten Eingang 38 und gelangt direkt in die zweite Kammer 17 der Dämpfungskammer 12 hinein.
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Zum Ausgleich des Kolbenstandenvolumens und etwaiger Temperaturunterschiede gelangt aus der Ausgleichskammer 24 über die Verbindungsleitung ein entsprechender Anteil des Dämpfungsfluids zum dritten Anschluss 33 des ersten Umschaltventils 30. Dort liegt eine durchgehende Verbindung zum ersten Anschluss 31 vor, sodass das aus der Ausgleichskammer 24 kommende Dämpfungsfluid ebenfalls direkt in die zweite Kammer 17 eingeleitet wird.
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5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines beispielhaft dargestellten Drosselventils 37. Innerhalb des hier dargestellten ersten Drosselventils 37 ist zentral ein Kern 59 vorgesehen, der von einer gewickelten elektrischen Spule als Felderzeugungseinrichtung 18 umgeben ist. Hier sind insgesamt vier Dämpfungskanäle 65 vorgesehen, von denen jeweils zwei durch einen Fächer oder eine fächerartige Struktur 57 voneinander getrennt sind. Dadurch wird die Wirksamkeit erhöht.
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Die Feldlinien 61 verlaufen bei angelegtem magnetischen Feld durch den Kern 59, treten etwa senkrecht durch einen Dämpfungskanal 65, den sich anschließenden Fächer 57 und den zweiten Dämpfungskanal 65 hindurch und werden durch den Ring 60 aus einem magnetisch leitfähigen Material hier etwa im Halbkreis um den Kern herum gelenkt, bis im unteren Bereich wieder zwei Dämpfungskanäle 65 mit dazwischen liegender Fächerwand 57 vorgesehen sind, durch den die Feldlinien etwa senkrecht durchtreten, sodass insgesamt geschlossene Feldlinien 61 vorliegen.
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Benachbart zu einer elektrischen Spule 21 als Felderzeugungseinrichtung 18 sind magnetische Isoliermaterialien 58 vorgesehen, um das magnetische Feld wie gewünscht zu formen.
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Ein besonderer Fall ergibt sich aber dadurch, dass durch Anlegen eines konstanten Magnetfeldes an dem zweiten Drosselventil 47 ein Absenken der Federgabel 1 erreicht werden kann. Es ist beispielsweise bei steilen Bergauffahrten gewünscht, um eine angenehmere Sitzposition und eine sichere Betriebsweise zu erzielen. Durch die größere Dämpfung in der Zugstufe 20 federt die Federgabel langsamer aus. Dadurch kann - in Abhängigkeit von dem an dem zweiten Drosselventil 47 angelegtem Feld - ein dosiertes Absenken der Federgabel 1 erzielt werden. Je stärker das angelegte Magnetfeld an dem zweiten Drosselventil 47, desto stärker ist das Absenken.
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Gleichzeitig wird sich die stärkere Zugstufendämpfung nicht auf die Dämpfung von Stößen auf, da das zweite Drosselventil 47 nur im Zugstufenfall wirkt. Kleinere oder größere Stöße können genauso gedämpft werden, wie es bei nicht-abgesenkter Federgabel 1 der Fall ist.
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Im Stand der Technik wird hingegen ein Absenken meist mit einer Art von Lock-out verbunden, bei der eine Dämpfung nicht oder nur in sehr kleinem Ausmaße erfolgt.
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Deshalb stellt die Federgabel 1 insgesamt eine vorteilhafte Ausgestaltung zur Verfügung, mit der auf einfache Art und Weise eine verbesserte Funktion bei einfacher Konstruktion verbunden wird.
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Die Erfindung stellt eine günstig aufgebaute Federgabel 1 zur Verfügung, welche flexibel auf alle auftretenden Anforderungen reagieren kann. Während im Druckstufenfall das erste Drosselventil 37 in Echtzeit auf einen auftretenden Stoß reagiert, werden im Zugstufenfall automatisch das erste Drosselventil 37 und das zweite Drosselventil 47 in Serie geschaltet und ermöglichen so einen größeren Arbeitsbereich der Federgabel 1.
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Das erste Umschaltventil 37 ermöglicht es, die Ausgleichskammer 24 und das Ausgleichsvolumen 25 immer in den Niederdruckbereich, d. h. in Strömungsrichtung gesehen hinter die Drosselventile 37 und 47 zu schalten. Auch bei hohen Dämpfungen wird ein möglichst steifes Gesamtsystem erhalten, welches nicht in das Ausgleichsvolumen 25 hinein arbeitet.
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Außerdem kann eine Notlaufeigenschaft zur Verfügung gestellt werden.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Federgabel
- 2
- Steuerrohr
- 3
- Rohrsystem
- 4
- Rohrsystem
- 5
- Standrohr
- 6
- Standrohr
- 7
- Tauchrohr
- 8
- Tauchrohr
- 9
- Radaufnahmeraum
- 10
- Dämpfereinrichtung
- 11
- magnetorheologisches Dämpfungsfluid
- 12
- Dämpferkammer
- 13
- Steuereinrichtung
- 14
- Kolbenstange
- 15
- Kolben, Pumpkolben
- 16
- erste Kammer
- 17
- zweite Kammer
- 18
- Felderzeugungseinrichtung
- 19
- Druckstufe
- 20
- Zugstufe
- 21
- elektrische Spule
- 22
- elektrische Spule
- 23
- Felderzeugungseinrichtung
- 24
- Ausgleichskammer
- 25
- Ausgleichsvolumen
- 26
- Remanenzmagnet
- 27
- Richtung
- 28
- Einfederungsweg
- 29
- Endlagendämpfung
- 30
- erstes Umschaltventil
- 31
- erster Anschluss
- 32
- zweiter Anschluss
- 33
- dritter Anschluss
- 34
- erste Stellung
- 35
- Mittelstellung
- 36
- zweite Stellung
- 37
- erstes Drosselventil
- 38
- erster Eingang
- 39
- zweiter Eingang
- 40
- zweites Umschaltventil
- 41
- erster Anschluss
- 42
- zweiter Anschluss
- 43
- dritter Anschluss
- 44
- erste Stellung
- 45
- Mittelstellung
- 46
- zweite Stellung
- 47
- zweites Drosselventil
- 48
- erster Eingang
- 49
- zweiter Eingang
- 50
- Federeinrichtung
- 51
- Gabelkrone
- 52
- Verbindungsbügel
- 53
- Ausfallende
- 54
- Ausfallende
- 57
- Fächer
- 58
- Isoliermaterial
- 59
- Kern
- 60
- Ring
- 61
- Feldlinie
- 62
- Ventil
- 63
- Ventil
- 64
- Sensoreinrichtung
- 65
- Dämpfungskanal
- 66
- Detektor
