DE102013112739B4

DE102013112739B4 - Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer und Stoßdämpfer mit der Verfahrstufe

Info

Publication number: DE102013112739B4
Application number: DE102013112739.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: US20160265614A1; TW201537060A; US20200049222A1; US11578776B2; EP3071864A1; WO2015075013A1; US10473179B2; DE102013112739A1

Abstract

Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer (1), der ein mit einem inkompressiblen Dämpferfluid (4) gefülltes Dämpfervolumen (3) aufweist, mit einer ein Tellerventil (16) mit einem Ventilteller (17) aufweisenden Stufendrossel (15), durch die beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in eine der Verfahrrichtungen (7) das Dämpferfluid (4) entgegen der Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) strömt, wodurch von dem Ventilteller (17) eine Stoßdämpferwiderstandskraft erzeugbar ist, wobei die Stufendrossel (15) einen Analogkolben (24) und zum Vorspannen des Ventiltellers (17) in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) ein elastisches Vorspannmittel (35, 43) aufweist, das an dem Analogkolben (24) und an dem Ventilteller (17) abgestützt ist, so dass via das Vorspannmittel (35, 43) der Analogkolben (24) mit dem Tellerventil (16) elastisch gekuppelt ist, wobei der Ventilteller (17) eine Ventiltellerdruckfläche (20), die derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers (17) ist, der stromauf der Eintrittskante (22) des Tellerventilsitzes (21) angeordnet ist, und der Analogkolben (24) eine Analogkolbendruckfläche (25) aufweist, die dem Vorspannmittel (35, 43) abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche (20) und die Analogkolbendruckfläche (25) beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) mit dem aus dem Dämpfervolumen (3) ausgeströmten Dämpferfluid (4) beaufschlagt sind und in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) größer ist als die Ventiltellerdruckfläche (20), so dass beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) der Analogkolben (24) sich in Richtung zum Vorspannmittel (35, 43) hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) sich erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer und den Stoßdämpfer mit der Verfahrstufe.
Ein Dämpferbein ist in Kombination mit einem Federbein als eine Radaufhängung für beispielsweise ein Fahrrad bekannt. Das Dämpferbein weist einen hydraulischen Stoßdämpfer auf, der ein mit einem Dämpferfluid gefüllter Einrohrdämpfer ist. In dem Einrohrdämpfer ist ein Dämpferkolben zum Verdrängen des Dämpferfluids längsverschiebbar gelagert, wobei der Dämpferkolben eine Mehrzahl von Dämpferöffnungen aufweist. Beim Ein- und Ausfahren des Dämpferbeins wird der Dämpferkolben in dem Einrohrdämpfer verschoben, so dass von dem Dämpferkolben das Dämpferfluid derart verdrängt wird, dass das Dämpferfluid durch die Dämpferöffnungen strömt. Die Strömung des Dämpferfluids in dem Einrohrdämpfer insbesondere durch die Dämpferöffnungen ist verlustbehaftet, woraus sich resultierend eine Dämpferkraft ergibt, die dem Verfahren des Dämpferbeins entgegenwirkt.
Beim Eintreten von diversen Fahrsituationen mit dem Fahrrad sind an das Dämpferbein insbesondere hinsichtlich der Stärke und der Dynamik der Dämpferkraft Anforderungen gestellt, durch die eine Fahrt mit dem Fahrrad mit hoher Sicherheit bei hohem Komfort ermöglicht sein soll. So ist es wünschenswert, wenn beispielsweise mit dem Fahrrad auf eine hohe Bordsteinkante oder einen niedrigeren Stein gefahren wird, dass, unabhängig von der dabei vorliegenden Hubposition des Dämpferbeins, die Dämpferkraft des Stoßdämpfers in beiden Fällen im ersten Augenblick möglichst gering ist und im anschließenden Hubverlauf sanft mit geringer Steigerung so ansteigt ,so dass bei Erreichen des Hindernismaximums, also noch vor der maximalen Amplitude der Hubanregung durch das Hindernis, die höchste Dämpferkraft erreicht wird. Durch den beschriebenen Dämpferkraftverlauf kann das Dämpferbein über das Hindernis anfangs schnell eingefahren werden, wodurch das Rad dem Hindernis gut ausweichen kann, ohne dass ein übermäßiger Schlag von der Bordsteinkante oder dem Stein auf den Rahmen des Fahrrads übertragen wird und beim Erreichen des Hindernismaximums maximal abgebremst wird, so dass ein durch die Trägheit der ungefederten Massen bedingtes, weiteres und somit schädliches Einfahren des Rades, womit ein Kontaktverlust zur Fahrbahn verhindert wird. Dadurch ist die Sicherheit sowie der Komfort des Fahrers beim Fahren erhöht und die Radlastschwankung des gefederten Rades vermindert, so dass der Reifen-Fahrbahnkontakt erhöht ist.
Die Hubanregung ist als der Impuls definiert, der innerhalb seines Einwirkzeitraumes, d.h. der Anregungsdauer, das Verfahren des Dämpferbeins verursacht. Das Hubanregungsmaximum ist die maximale Hubhöhe eines theoretischen, kaum gedämpften Dämpferbeins, die durch diese Impulseinwirkung verursacht wird. Das Hindernismaximum ist der maximale Höheunterschied des Hindernisses bezogen auf das Höhenniveau der das Hindernis umgebenden Fahrbahn, den das Dämpferbein beim Überrollen des Hindernisses überwinden muss.
In der Regel vollzieht der Fahrer des Fahrrads beim Pedalieren eine rhythmische Gewichtsverlagerung, wodurch das Fahrrad in eine Wippbewegung gebracht wird. Leitet der Fahrer des Fahrrads dagegen ein abruptes Bremsmanöver ein, führt das dabei am Fahrzeugschwerpunkt angreifende Nickmoment zu starkem Einfahren des Dämpferbeins des Vorderrades und zeitgleicht zu starkem Ausfahren des Dämpferbeins des Hinterrades. Pedalierinduzierte Wippbewegungen und bremsinduzierte Ein- und Ausfahrbewegungen des Dämpferbeins werden tendenziell als störend empfunden und können sogar bei einem zu großen Ausmaß zu einem Sicherheitsrisiko für den Fahrer werden. Somit ist es ferner wünschenswert, dass während dieser unerwünschten Stoßdämpferbewegungen die Dämpferkraft möglichst schnell, sehr stark ansteigt, wodurch diese Hubanregungen von dem Dämpferbein abgeschwächt werden, noch bevor das Dämpferbein weit einfahren kann, so dass eine Fahrt bei hohem Komfort und mit hoher Sicherheit möglich ist.
DE 603 10 903 T2 offenbart einen Stoßdämpfer insbesondere für Kraftfahrzeuge. US 2013/0161138 A1 offenbart einen Stoßdämpfer mit einem Ventil, das die Strömung eines Fluids zwischen einer Kompressionskammer und einer Rückstoßkammer steuert. DE 10 2006 054 632 A1 offenbart einen Dämpfer für Fahrzeuge und Maschinen. EP 2 357 098 A2 offenbart ein System für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugaufhängung. US 7,147,207 B2 offenbart eine Vorrichtung, bei der ein Aktuator einen Ventilmechanismus einer Aufhängung steuert. DE 39 10 119 A1 offenbart ein hydropneumatisches Federungssystem.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer und den Stoßdämpfer mit der Verfahrstufe zu schaffen, wobei mit dem Stoßdämpfer in einem Fahrzeug eine sichere und komfortable Fahrt ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 18 und 46. Bevorzugte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Verfahrstufe ist für einen hydraulischen Stoßdämpfer, der ein mit einem inkompressiblen Dämpferfluid gefülltes Dämpfervolumen aufweist. Die erfindungsgemäße Verfahrstufe weist eine ein Tellerventil mit einem Ventilteller aufweisende Stufendrossel auf, durch die beim Verfahren des Stoßdämpfers in eine der Verfahrrichtungen das Dämpferfluid entgegen der Schließrichtung des Tellerventils strömt, wodurch von dem Ventilteller eine Stoßdämpferwiderstandskraft erzeugbar ist. Die Stufendrossel weist erfindungsgemäß einen Analogkolben und zum Vorspannen des Ventiltellers in die Schließrichtung des Tellerventils ein elastisches Vorspannmittel auf, das an dem Analogkolben und an dem Ventilteller abgestützt ist, so dass via das Vorspannmittel der Analogkolben mit dem Tellerventil elastisch gekuppelt ist. Ferner weist erfindungsgemäß der Ventilteller eine Ventiltellerdruckfläche, die derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers ist, der stromauf der Eintrittskante des Tellerventilsitzes angeordnet ist, und der Analogkolben eine Analogkolbendruckfläche auf, die dem Vorspannmittel abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche und die Analogkolbendruckfläche beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung mit dem aus dem Dämpfervolumen ausgeströmten Dämpferfluid beaufschlagt sind und in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert die Analogkolbendruckfläche größer ist als die Ventiltellerdruckfläche, so dass beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung der Analogkolben sich in Richtung zum Vorspannmittel hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers sich erhöht.
Der Erfindung liegt folgende Beobachtung zugrunde: Trotz völlig unterschiedlich hoher Hubanregungsmaxima ist die Anregungsdauer der Hubanregung durch unterschiedliche Hindernisse, wie z.B. durch die Bordsteinkante oder durch den niedrigeren Stein, und damit auch die Anregungsdauer der dadurch ausgelösten, erwünschten Verfahrbewegungen des Dämpferbeins annähernd gleich lang. Dies gilt insbesondere bis zum Erreichen des jeweiligen Hindernis- bzw. Hubanregungsmaximums. Die Anregungsdauer der Hubanregung ändert sich über den Bereich der typischen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrrades nur in geringen Ausmaß und ist deutlich kürzer als die meist um ein vielfaches längere Anregungsdauer, wie sie sowohl durch Wippanregungen als auch durch bremsinduzierte Hubanregungen verursacht wird, die unerwünschte Verfahrbewegungen des Stoßdämpfers auslösen. Vergleicht man dagegen die Amplituden der Hubanregungen der erwünschten und unerwünschten Stoßdämpferbewegungen miteinander, so lässt sich kein unterscheidendes quantitatives Merkmal zwischen den beiden Gruppen erkennen. Gleiches gilt für die Ein- oder Ausfahrgeschwindigkeiten des Dämpferbeins. Diese Zusammenhänge zeigten sich sowohl beim Ein- als auch beim Ausfahren des Stoßdämpfers.
Bevorzugtermaßen ist die Analogkolbendruckfläche in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert bis zum Vierfachen größer als die Ventiltellerdruckfläche. Der Analogkolben weist bevorzugt eine Analogkolbengegenfläche auf, die der Analogkolbendruckfläche abgewandt ist und mit dem Dämpferfluid beaufschlagt ist, das beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung den Tellerventilsitz bereits passiert hat. Ferner sind die Analogkolbendruckfläche in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert und die Analogkolbengegenfläche bevorzugt gleich groß.
Das elastische Vorspannmittel ist bevorzugtermaßen zwischen dem Analogkolben und dem Ventilteller angeordnet, so dass das elastische Vorspannmittel von dem Dämpferfluid, das beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung den Tellerventilsitz nicht passiert hat, räumlich isoliert ist. Ferner ist es bevorzugt, dass der Analogkolben an dem Tellerventil verschiebbar anliegt und mittels einer Dämpferfluiddichtung dämpferfluiddicht abgedichtet ist.
Das Tellerventil weist bevorzugt einen hohlzylinderförmigen Ventilschaft auf, an dem außenseitig der Ventilteller und in dem verschiebbar der Analogkolben angeordnet ist sowie der innenseitig einen Vorsprung aufweist, an dem das Vorspannmittel abgestützt ist. Der Analogkolben ist bevorzugt in eine erste Extremposition bringbar, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben via das Vorspannmittel auf den Ventilteller aufgebracht ist, minimal ist, insbesondere Null. Ferner ist es bevorzugt, dass der Analogkolben in eine zweite Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben via das Vorspannmittel auf den Ventilteller aufgebracht ist, einen Maximalwert hat. Insbesondere ist der Analogkolben bei der Bewegung von der ersten Extremposition zu der zweiten Extremposition insbesondere in die Schließrichtung des Tellerventils zu verschieben. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Analogkolben in seiner zweiten Extremposition an einem Anschlag der Verfahrstufe anliegt. Besonders bevorzugt ist der Anschlag in einer solchen Position angebracht, dass der Ventilteller immer noch seinen vollen Ventilhub, unter elastischer Vorspannung durch das Vorspannmittel ausführen kann. Somit muss in dieser Position ein geringer Resthub des Vorspannmittels noch verfügbar sein, der mindestens so hoch ist, wie der gesamte Ventilhub des Ventiltellers.
Bevorzugt ist, dass die Verfahrstufe ein Rückschlagventil mit einer Schließrichtung entgegen der Schließrichtung des Tellerventils und einen konzentrisch um den Ventilschaft angeordneten Sitzring aufweist, an dem an seiner einen Stirnseite der Tellerventilsitz und an seiner anderen Stirnseite der Rückschlagventilsitz ausgebildet ist, so dass beim geöffneten Tellerventil das Rückschlagventil geschlossen und beim geschlossenen Tellerventil das Rückschlagventil geöffnet ist, wodurch das Rückschlagventil als eine Gegenstufendrossel zur Stufendrossel wirkt.
Das Vorspannmittel ist bevorzugt eine Schraubenfeder. Alternativ bevorzugt ist das Vorspannmittel eine Gasfeder. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Vorsprung ringförmig ausgebildet ist und der Analogkolben einen Kolbenschaft aufweist, der durch die Öffnung des Vorsprungs sich erstreckt und an diesem gasdicht anliegt, wobei zwischen dem Analogkolben und dem Vorsprung eine Kammer begrenzt ist, die mit Gas gefüllt ist. Ferner weist bevorzugtermaßen der Analogkolben zwei Kolbenköpfe auf, die von dem Kolbenschaft im Anstand zueinander gehalten sind und zwischen denen der Vorsprung angeordnet ist, so dass von den Kolbenköpfen und dem Vorsprung die eine erste Kammer und eine zweite Kammer begrenzt sind, die mit Gas gefüllt ist. Der Kolbenschaft weist bevorzugt eine Verbindungsaussparung auf, via die, wenn der Analogkolben in einer derartigen Position ist, dass der Vorsprung unmittelbar benachbart zur Verbindungsaussparung angeordnet ist, so dass die beiden Kammern miteinander gasleitend verbunden sind, sich der Gasdruck in den beiden Kammern ausgleicht.
Die alternative erfindungsgemäße Verfahrstufe unterscheidet sich von der vorhergehenden erfindungsgemäßen Verfahrstufe dahingehend, dass das elastisches Vorspannmittel an dem Analogkolben und an einem Abstützsitz der Verfahrstufe abgestützt ist, die Analogkolbendruckfläche des Analogkolbens dem Vorspannmittel abgewandt angeordnet ist, und die Ventiltellerdruckfläche des Ventilteller derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers ist, der stromauf der Eintrittskante des Tellerventilsitzes angeordnet ist, und dass der Ventilteller eine Ventiltellerkolbenfläche aufweist, die der Ventiltellerdruckfläche abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche und die Ventiltellerkolbenfläche und die Analogkolbendruckfläche beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung mit dem aus dem Dämpfervolumen ausgeströmten Dämpferfluid beaufschlagt sind, so dass das Vorspannmittel via den Analogkolben und dem Dämpferfluid über die Ventiltellerkolbenfläche mit dem Tellerventil gekuppelt ist, und in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert die Ventiltellerkolbenfläche größer als die Ventiltellerdruckfläche ist, so dass beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung der Analogkolben sich in Richtung zum Vorspannmittel hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers sich erhöht.
Für die alternative erfindungsgemäße Verfahrstufe ist es bevorzugt, dass in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert die Ventiltellerkolbenfläche bis zum Vierfachen größer ist als die Ventiltellerdruckfläche. Ferner sind bevorzugtermaßen in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert die Analogkolbendruckfläche und die Ventiltellerkolbenfläche gleich groß. Außerdem ist es bevorzugt, dass in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert die Analogkolbendruckfläche und die Analogkolbengegenfläche gleich groß sind.
Es ist bevorzugt ausgeführt, dass das elastische Vorspannmittel zwischen dem Analogkolben und dem Abstützsitz angeordnet ist, so dass das elastische Vorspannmittel von dem Dämpferfluid, das beim Verfahren des Stoßdämpfers in die eine Verfahrrichtung den Tellerventilsitz noch nicht passiert hat, räumlich isoliert ist.
Der Analogkolben ist bevorzugt in einem im Gehäuse des Stoßdämpfers gelagerten Hohlzylinder verschiebbar angeordnet und mittels einer Dämpferfluiddichtung dämpferfluiddicht abgedichtet. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Analogkolben in dem Hohlzylinder in eine erste Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben via das Dämpferfluid über die Ventiltellerkolbenfläche auf den Ventilteller aufgebracht ist, Null ist. Ferner ist es bevorzugt, dass der Analogkolben in eine zweite Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Vorspannmittel via den Analogkolben und das Dämpferfluid über die Ventiltellerkolbenfläche auf den Ventilteller aufgebracht ist, einen Maximalwert hat. Insbesondere erzeugt die Dämpferfluiddichtung des Analogkolbens bei der Bewegung des Analogkolbens von der ersten Extremposition zu der zweiten Extremposition eine Reibungskraft, die via den Analogkolben und das Dämpferfluid über die Ventiltellerkolbenfläche die Vorspannkraft des Ventiltellers in Schließrichtung des Tellerventils erhöht. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Tellerventil einen Kolbenstumpf aufweist, an dem außenseitig der Ventilteller und stirnseitig die Ventiltellerkolbenfläche ausgebildet ist und mittels dem der Hohlzylinder auf der Seite der Analogkolbendruckfläche des in ihr angeordneten Analogkolbens verschiebbar begrenzt wird und auf der Seite der Analogkolbengegenfläche innenseitig von dem Abstützsitz, an dem das Vorspannmittel abstützt ist, begrenzt wird.
Die Verfahrstufe weist bevorzugt ein Rückschlagventil mit einer Schließrichtung entgegen der Schließrichtung des Tellerventils und einen konzentrisch um den Kolbenstumpf angeordneten Sitzring auf, an dem an seiner einen Stirnseite der Tellerventilsitz und an seiner anderen Stirnseite der Rückschlagventilsitz ausgebildet ist, so dass beim geöffneten Tellerventil das Rückschlagventil geschlossen und beim geschlossenen Tellerventil das Rückschlagventil geöffnet ist, wodurch das Rückschlagventil als eine Gegenstufendrossel zur Stufendrossel wirkt.
Bevorzugtermaßen ist das Vorspannmittel die Schraubenfeder und alternativ bevorzugt ist das Vorspannmittel die Gasfeder, wobei bevorzugtermaßen der Abstützsitz ringförmig ausgebildet ist und der Analogkolben einen Kolbenschaft aufweist, der durch die Öffnung des Vorsprungs sich erstreckt und an diesem gasdicht anliegt, wobei zwischen dem Analogkolben und dem Abstützsitz eine Kammer begrenzt ist, die mit Gas gefüllt ist. Bevorzugt ist es, dass der Analogkolben die beiden Kolbenköpfe aufweist, die von dem Kolbenschaft im Anstand zueinander gehalten sind und zwischen denen der Abstützsitz angeordnet ist, so dass von den Kolbenköpfen und dem Abstützsitz die eine Kammer und eine andere Kammer begrenzt sind, die mit Gas gefüllt ist. Außerdem ist es bevorzugt, dass der Kolbenschaft die Verbindungsaussparung aufweist, via die, wenn der Analogkolben in einer derartigen Position ist, dass der Abstützsitz unmittelbar benachbart zur Verbindungsaussparung angeordnet ist, so dass die beiden Kammern miteinander gasleitend verbunden sind, sich der Gasdruck in den beiden Kammern ausgleicht.
Für beide erfindungsgemäßen und bevorzugt ausgeführten Verfahrstufen gilt, dass die Position die erste Extremposition ist. Ferner weist bevorzugtermaßen die Stufendrossel einen Dämpfungsfluidkanal vom Dämpfervolumen zur Analogkolbendruckfläche und einen Gegenkanal von der Analogkolbengegenfläche zum Dämpfervolumen auf, wobei einer der Kanäle oder auch beide eine Querschnittsverengung aufweisen, mit der die Verschiebegeschwindigkeiten des Analogkolbens bezogen auf die Verfahrgeschwindigkeiten des Stoßdämpfers abgestimmt sind. Bei den erfindungsgemäßen Verfahrstufen ist ferner bevorzugt parallel zur Querschnittsverengung eine Rückströmumgehung mit einem Rückströmventil vorgesehen, das derart geschaltet ist, dass, wenn sich durch den Analogkolben via das Vorspannmittel die Vorspannkraft des Ventiltellers erhöht, das Rückströmventil in seiner Geschlossenstellung und, wenn sich durch den Analogkolben via das Vorspannmittel die Vorspannkraft des Ventiltellers erniedrigt, in seiner Offenstellung ist.
Außerdem ist es bevorzugt, dass die Stufendrossel ein zusätzliches elastisches Vorspannmittel aufweist, mit dem der Ventilteller in die Schließrichtung des Tellerventils stets vorgespannt ist. Das Tellerventil weist bevorzugt einen Zugangskanal auf, mit dem mindestens eine der Kammern von außen her zugänglich ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Zugangskanal ein Rohrstück aufweist, das senkrecht zur Schließrichtung des Tellerventils angeordnet ist und mit seinem einen Längsende im Tellerventil verschwenkbar und mit seinem anderen Längsende im Gehäuse des Stoßdämpfers verschwenkbar gelagert ist.
Es ist bevorzugt noch so viel Resthub des elastischen Vorspannmittels in der zweiten Extremposition des Analogkolbens vorhanden, dass der Ventilteller in seine vollständige Offenstellung bringbar ist, wodurch der Ventilteller stets elastisch und nachgiebig vorgespannt ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Hub des Analogkolbens von seiner ersten Extremposition in seine zweite Extremposition größer ist, als der gesamte Ventilhub des Ventiltellers. Besonders bevorzugt ist dieser Hub des Analogkolbens um mindestens das Vierfache größer, als der gesamte Ventilhub des Ventiltellers.
Ferner ist es bevorzugt, das das elastische Vorspannmittel zumindest in einem Bereich des Ventilhubs (x) des Ventiltellers eine Kraft- Weg Kennlinie hat, deren erste Ableitung im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0). Insbesondere bevorzugt ist dabei der Bereich des Ventilhubs (x) der gesamte Ventilhub des Ventiltellers.
Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer weist mindestens eine der erfindungsgemäßen Verfahrstufen auf. Bevorzugtermaßen weist der Stoßdämpfer zwei der Verfahrstufen auf, wobei eine der Verfahrstufen eine Druckstufe und die andere Verfahrstufe eine Zugstufe ist.
Die Vorspannung des Ventiltellers wird mit dem Vorspannmittel erzielt. Dadurch, dass beim Verfahren des Stoßdämpfers der Analogkolben sich in Richtung zum Vorspannmittel hin verschiebt, ist mit dem Analogkolben die Vorspannung des Ventiltellers dosierbar. Erfindungsgemäß wird die Vorspannung des Ventiltellers mit dem Analogkolben derart dosiert, dass zumindest anteilig während des Einfahrens des Stoßdämpfers die Vorspannung des Ventiltellers sich erhöht.
Die Verfahrstufe ist erfindungsgemäß mit dem Vorspannmittel so eingerichtet, dass der Ventilhub des Ventiltellers in der Regel viel kleiner als der Hub des Vorspannmittels, womit die Kraft-Weg-Kennlinie der Vorspannung des Ventiltellers durch das Vorspannmittel im Bereich des Ventilhubs (x) im Wesentlichen einen konstanten Wert hat, deren erste Ableitung im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0). Ein Ventilhub des Ventiltellers ist der Verfahrweg des Ventiltellers gegenüber dem Ventiltellersitz, so dass sich zwischen dem Ventilteller und dem Ventiltellersitz eine Ventilöffnung ergibt. Die Maximale Offenstellung des Ventiltellers ist diejenige Ventilposition, in der der Ventilhub und somit die Ventilöffnung maximal ist.
Somit wird der Ventilteller von dem Vorspannmittel mit der konstanten Kraft-Weg-Kennlinie stets elastisch vorgespannt, wobei das Niveau der Vorspannung von dem Analogkolben während des Verfahrens des Stoßdämpfers vorgegeben wird. Mit dem Analogkolben wird die Intensität der Vorspannungskraft von dem Vorspannmittel auf das Tellerventil gesteuert, wobei zu jedem Zeitpunkt die Charakteristik der Kraft-Weg-Kennlinie des Vorspannmittels unverändert bleibt, wodurch die Charakteristik der Kraft-Weg-Kennlinie der Vorspannung des Ventiltellers ebenfalls unverändert bleibt. Das Vorspannmittel kann dabei über seinen gesamten Hub eine lineare oder eine progressive oder eine degressive Kraft-Weg-Kennlinie aufweisen. Mit Hilfe des Analogkolbens, insbesondere unter Verwendung einer Querschnittsverengung entweder im Gegenkanal oder im Dämpferfluidkanal des Analogkolbens, wirkt das Vorspannmittel auf den Ventilteller erst allmählich und zeitverzögert.
Das Verschieben des Analogkolbens in Richtung zum Vorspannmittel hin wird dadurch verursacht, dass bei der ersten alternativen Verfahrstufe die Analogkolbendruckfläche in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert größer ist, als die Ventiltellerdruckfläche und bei der zweiten alternativen Verfahrstufe die Ventiltellerkolbenfläche in die Schließrichtung des Tellerventils projiziert größer ist, als die Ventiltellerdruckfläche. Das Größenverhältnis der beteiligten Flächen ergibt die jeweilige Verfahrgeschwindigeit des Analogkolbens der ersten erfindungsgemäßen Verfahrstufe. Bei der zweiten alternativen Verfahrstufe wird diese noch zusätzlich von dem Größenverhältnis der in die Schließrichtung des Tellerventils projizierten Analogkolbendruckfläche in Relation zur in die Schließrichtung des Tellerventils projizierten Ventilkolbendruckfläche beeinflusst.
Bei unterschiedlichen Verfahrgeschwindigkeiten des Stoßdämpfers ist der Ventilteller aufgrund der entsprechend unterschiedlichen Verdrängungswirkungen des Dämpferfluids bei unterschiedlichen Ventilhüben angeordnet. Da die Kraft-Weg-Kennlinie des Vorspannmittels im Bereich des Ventilhubs (x) im Wesentlichen konstant über den Ventilhub ist und somit deren erste Ableitung im Bereich des Ventilhubs (x) im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0), so ist auch zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens die Vorspannung des Ventiltellers dabei nahezu unabhängig von seinem momentanen Ventilhub, wodurch im Rückschluss auch die Dämpferkraft des Stoßdämpfers, in jedem Zeitpunkt für sich genommen, unabhängig von der Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers ist.
Dadurch ist der Druck des Dämpferfluides, das entweder aus dem Steigrohr oder aus dem Dämpfervolumen kommend die Eintrittskante des Tellerventilsitzes dieses Ventiltellers noch nicht passiert hat, nur abhängig von der Position des Analogkolbens und der daraus resultierenden Vorspannung des Vorspannmittels, aber unabhängig von der momentanen Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers. Da dieser Druck, bei Vorhandensein der Querschnittsverengung um einen nahezu konstanten Wert verringert, auch an der Analogkolbendruckfläche des Analogkolbens dieses Ventiltellers anliegt, ist wiederum die Kraft, die das elastische Vorspannmittel dieses Ventiltellers zunehmend zusammendrückt, und somit auch die Verfahrgeschwindigkeit des Analogkolbens ebenfalls unabhängig von der momentanen Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers. Somit ist die Zeitspanne, die benötigt wird, um die Vorspannung des Vorspannmittels via den Analogkolben vom Minimal- auf den Maximalwert anzuheben und damit den Ventilteller vorzuspannen, ebenfalls unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers und somit selbst bei unterschiedlichen Hubgeschwindigkeitsverläufen des Stoßdämpfers immer annähernd gleich lang, wodurch wiederum die Einfahrwiderstandskraft des Stoßdämpfers besonders vorteilhaft immer in gleicher Weise rein von seiner Einfahrdauer abhängig ist.
Ein Rad eines Fahrrads ist beispielsweise mit dem Stoßdämpfer am Rahmen des Fahrrads aufgehängt. Beispielweise fährt das Fahrrad auf eine Bordsteinkante zu. In dem Zeitpunkt, in dem das Rad auf die Bordsteinkante trifft, wird ein heftiger Schlag, also eine Hubanregung von hoher Amplitude innerhalb einer äußerst kurzen Dauer, von der Bordsteinkante auf das Rad und somit auf den Stoßdämpfer übertragen. Der Stoßdämpfer startet nun mit dem Einfahren, wobei beginnend mit dem Einfahren der Analogkolben innerhalb der Zeitspanne in Richtung zum Vorspannmittel verschoben wird. Die Vorspannung des Ventiltellers durch das Vorspannmittel zu Beginn des Einfahrens des Stoßdämpfers entspricht dem Minimalwert in der ersten Extremposition des Analogkolbens, unabhängig von der Stärke des Schlags und insbesondere unabhängig von der beim Start des Einfahrens vorhandenen momentanen Hubposition des Stoßdämpfers, wodurch hervorgerufen durch die große Stärke des Schlags die Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers hoch ist. Etwa eine Verstärkung der Vorspannung des Vorspannmittels durch den Analogkolben und damit der Vorspannung des Ventiltellers des Stoßdämpfers tritt über den Einfahrhub des Stoßdämpfers nur sehr allmählich ein, weil es dem Stoßdämpfer ermöglicht ist, innerhalb der (für jede Hubanregung immer gleich langen) Zeitspanne, die der Analogkolben benötigt, um von der ersten zur zweiten Extremposition zu verfahren und so den Ventilteller maximal vorzuspannen, einen langen Einfahrhub auszuführen. Idealerweise kann die Dauer der Zeitspanne so eingestellt werden, dass die höchste Dämpferkraft erst bei Erreichen des Hindernismaximums durch den Stoßdämpfer erreicht wird. Ist die Zeitspanne, dagegen so gewählt, dass sie bei Erreichen des Maximaleinfahrhubs am Hindernismaximum noch nicht abgelaufen ist, so werden auch die maximalen Dämpferkräfte bei solchen Hindernissen erst gar nicht erzielt, wodurch eine maximale Komforteinstellung des Stoßdämpfers bei sehr heftigen und schnellen Schlägen erreicht ist.
Die möglichst vollständige Absorption des beschriebenen Hindernisses ist nur möglich, weil der Ventilteller die erfindungsgemäße Öffnungskennlinie hat, womit er bei der äußerst hohen momentanen Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers, die beim Überwinden der Bordsteinkante kurzfristig entsteht, einen sehr hohen Öffnungsgrad hat, ohne dass sich dadurch die Vorspannung des Ventiltellers erhöht. Dadurch ist die Dämpfungskraft des Tellerventils zu jedem Zeitpunkt für sich genommen unabhängig von der momentanen, in diesem Fall sehr hohen Einfahrgeschwindigkeit, wodurch ein Verhärten des Stoßdämpfers erst vollständig verhindert wird und die Dämpferbeinwiderstandskraft somit rein von dem bereits verstrichenen Anteil der ersten Zeitspanne und des dabei übertragenen Vorspannungwertes K durch den Vorspannungsgeber bestimmt wird. Gleichzeitig ist dadurch die erste Zeitspanne trotz der hohen Verfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers annähern immer gleich lang.
Somit wird der beim Hochfahren des Rads auf die Bordsteinkante überwundene Höhenunterschied von dem Dämpferbein ausgeglichen, wodurch die von der Bordsteinkante verursachte Unebenheit gut überwunden und von einem Fahrradfahrer kaum wahrgenommen wird. Beim Erreichen des Hindernismaximums wird das Rad dann bereits maximal abgebremst, so dass ein weiteres, schädliches Einfahren des Dämpferbeins und somit des Rades, und damit ein Kontaktverlust zur Fahrbahn, unterbunden werden.
Da wie beschrieben die Anregungsdauer des Stoßdämpfers für unterschiedliche Hindernistypen, insbesondere bis zum Erreichen ihrer Hindernis- bzw. Hubanregungsmaxima, nur sehr begrenzt variiert, erzeugt der Stoßdämpfer, bedingt durch die so voreingestellte, immer gleich lange Zeitspanne, die der Analogkolben ab dem ersten Auftreffen des Rades auf das Hindernis benötigt, um von der ersten in die zweite Extremposition verschoben zu werden und so Vorspannung des Vorspannmittels auf ihren Maximalwert anzuheben, die höchste Dämpferkraft zuverlässig erst im Bereich dieser Hindernismaxima - völlig unabhängig davon wie hoch dabei seine Einfahrgeschwindigkeit am jeweiligen Hindernistyp ist und welche Hubamplituden er dabei erreicht.
Anders dagegen verhält sich der Stoßdämpfer mit der Verfahrstufe, wenn eine unerwünschte Verfahrbewegung mit lang andauernder Hubanregung wie sie typischer Weise z.B. beim Pedalieren oder bei einem vom Fahrer eingeleiteten Bremsvorgang entsteht, eintritt. Sofort findet eine sehr schnelle Erhöhung der Vorspannung des Vorspannmittels über den Hub des Stoßdämpfers statt, weil es dem lange einfahrenden Stoßdämpfer nur ermöglicht ist, in der (immer gleich langen) Zeitspanne, die der Analogkolben benötigt, um von der ersten in die zweite Extremposition zu verfahren und so den Ventilteller elastisch maximal vorzuspannen, einen relativ zur maximalen Amplitude der Hubanregung nur sehr kurzen Einfahrhub auszuführen. Höhere Dämpferkräfte werden so bereits am Beginn der Hubbewegung innerhalb eines Bruchteils der maximalen Hubamplitude, also noch deutlich vor dem Hubanregungsmaximum aufgebaut, so dass beispielsweise ein Bremstauchen des Vorderrades oder eine rhythmische Gewichtsverlagerung des Fahrradfahrers beim Pedalieren von dem Stoßdämpfer unter Erhöhung der Dämpferkraft schnell stark gedämpft werden.
Das ist aber nur möglich, weil das Tellerventil bei den dabei herrschenden, eher geringeren, aber durchaus stark variierenden momentanen Einfahrgeschwindigkeiten des Stoßdämpfers ausreichende und vor allem gleich hohe Dämpfungskräfte generieren kann, da die erfindungsgemäße Öffnungskennlinie des Ventiltellers auf Grund ihrer vom Öffnungsgrad des Ventiltellers unabhängigen Vorspannung unabhängig von der momentanen Einfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers ist. Die Dämpferkraft ist somit rein von dem bereits verstrichenen Anteil der Zeitspanne und der dabei erzielten Vorspannung des Vorspannmittels durch den Analogkolben bestimmt und gleichzeitig ist dadurch die Zeitspanne trotz der unterschiedlichen Verfahrgeschwindigkeiten des Stoßdämpfers annähern immer gleich lang.
Besonders vorteilhaft zeigt sich das beschriebene Verhalten des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers wenn das Vorderrad des Fahrrades zum Beginn einer lang andauernden Hubanregung, z.B. während eines starken Bremsvorgangs, also während eines sehr starken Anstieges der Dämpferkraft in Relation zum Einfahrhub, auf ein großes Hindernis wie die Bordsteinkante trifft. Sofort erhöht sich der Öffnungsgrad des stets elastisch und somit nachgiebig vorgespannten Ventiltellers ohne dabei das Vorspannmittel weiter vorzuspannen, wodurch sich zeitgleich und nahezu verzögerungsfrei der Einfahrhub, den der Stoßdämpfer ausführt, während der Analogkolben innerhalb der (für jede Hubanregung immer gleich langen) Zeitspanne in Richtung seiner zweiten Extremposition verschoben wird, verlängert, wodurch sich der Anstieg der Dämpferkraft über den Einfahrhub des Stoßdämpfers sofort abflacht. Dadurch gibt der Stoßdämpfer nahezu verzögerungsfrei mehr Einfahrhub für das auftretende Hindernis frei, wodurch es wesentlich besser absorbiert werden kann. Ist das Hindernis bei weiter bestehendem Bremsvorgang überwunden, ohne dass dabei die maximale Dämpferkraft erreicht wurde, stellt sich sofort danach wieder der Steigungsgradient des Dämpferkraftverlaufes über den weiteren Einfahrhub des Stoßdämpfers ein, der vor dem Auftreffen des Rades auf die Bordsteinkannte herrschte, wodurch das Bremstauchen, das nun entstehen würde, verhindert wird.
Sobald die Einfahrphase des Stoßdämpfers beendet ist, beginnt sich der Analogkolben der beschriebenen Druckstufe zurück in Richtung der ersten Extremposition zu verschieben. Dies wird einerseits durch das sich nun entspannende Vorspannmittel erreicht, das nun mit seiner Rückstellkraft den an seiner Analogkolbendruckfläche drucklos gewordenen Analogkolben verschieben kann, und andererseits, sobald das Ausfahren des Stoßdämpfers begonnen hat, zusätzlich durch den in die gleiche Richtung wie das Vorspannmittel an der Analogkolbengegenfläche der Druckstufe wirkenden Druck des Dämpfungsfluides, das die Eintrittskante des Tellerventilsitzes der jetzt aktiven Zugstufe noch nicht passiert hat. Daneben öffnet sich das Rückströmventil und überbrückt so die Querschnittsverengung, womit diese in ihrer verzögernden Funktion unwirksam wird, wodurch die Rückstelldauer, die der Analogkolben benötigt, um von der zweiten zur ersten Extremposition zu verfahren, nur ein Bruchteil der Zeitspanne beträgt, die in umgekehrter Richtung dafür notwendig ist.
Sobald ein erneutes Einfahren des Stoßdämpfers eintritt, ist der Analogkolben der Druckstufe durch diese schnelle Rückstellung somit in seine erste Extremposition zurückgesetzt, so dass die Vorspannung des Tellerventils und somit die Dämpferkraft erneut minimal, insbesondere Null ist. Dadurch ist der Dämpferkraftverlauf bei einem erneuten Start des Einfahrens weitestgehend unabhängig von der bei diesem Start des Einfahrens vorhandenen Hubposition des Stoßdämpfers auf seinen Minimalwert zurückgesetzt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da sich der Stoßdämpfer im Betrieb, wenn das von ihm gedämpfte Rad über eine unebene Geländekontur rollt, ständig in anderen Hubpositionen befindet, womit der Stoßdämpfer sich auch immer in einer anderen Hubposition befindet, wenn er durch eine Hubanregung zum Einfahren gebracht wird.
Die gleichen Funktionsweisen gelten in der Ausfahrphase analog für die Zugstufe des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, wenn die erfindungsgemäße Verfahrstufe als Zugstufendrossel eingesetzt ist.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers mit bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahrstufen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Querschnittsdarstellung des Stoßdämpfers mit der ersten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufe in der ersten Ausführungsform als eine Druckstufe,
2 Detailansichten aus 1,
3 einen Ausschnitt der Querschnittsdarstellung aus 1,
4 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung des Stoßdämpfers mit zwei der ersten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufen, wobei die eine Verfahrstufe eine Druckstufe und die andere Verfahrstufe eine Zugstufe ist,
5 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung des Stoßdämpfers mit der ersten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufe in der zweiten Ausführungsform als eine Druckstufe,
6 und 7 Detaildarstellungen aus 3,
8 ein Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung des Stoßdämpfers mit der zweiten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufe in der ersten Ausführungsform als eine Druckstufe,
9 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung des Stoßdämpfers mit der zweiten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufe in der zweiten Ausführungsform als eine Druckstufe,
10 unterschiedliche Hubanregungen des Stoßdämpfers mit jeweils ihrer spezifischen Anregungsdauer, Hubamplitude und Hubgeschwindigkeit, und
11 den Verlauf der Dämpferkraft des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers über seinen Einfahrhub, wenn er den Hubanregungen aus 10 ausgesetzt ist.

In 1 bis 3 ist ein Stoßdämpfer 1 gezeigt, der einen Stoßdämpferzylinder 2 aufweist. In dem Stoßdämpferzylinder 2 ist ein Dämpfervolumen 3 ausgebildet, das mit einem Dämpferfluid 4, insbesondere Dämpferöl, gefüllt ist. In dem Dämpfervolumen 3 ist längsverschiebbar ein Stoßdämpferkolben 5 angeordnet, der von außerhalb des Stoßdämpferzylinders 2 mittels einer Kolbenstange 6 betätigbar ist. Wird der Stoßdämpferkolben 5 in dem Stoßdämpferzylinder 2 so längsverschoben, dass die Kolbenstange 6 sich immer mehr in dem Dämpfervolumen 3 erstreckt, wird der Stoßdämpfer 1 eingefahren, wobei in 1 die Einfahrrichtung mit einem Pfeil 7 angezeigt ist.
Mit dem Stoßdämpferkolben 5 ist das Dämpfervolumen 3 in zwei Hälften unterteilt, wobei beim Verschieben des Stoßdämpferkolbens 5 die eine Hälfte des Dämpfervolumens 3 sich verkleinert und die andere Hälfte des Dämpfervolumens 3 sich entsprechend vergrößert. In dem Stoßdämpferkolben 5 ist eine Dämpfungsöffnung 8 vorgesehen, durch die das verdrängte Dämpferfluid 4 von der einen Hälfte des Dämpfervolumens 3 in die andere Hälfte des Dämpfervolumens 3 strömen kann. Da das Durchströmen der Dämpferöffnung 8 mit Verlusten in der Dämpferfluidströmung verbunden ist, ergibt sich jeweils eine Stoßdämpferwiderstandskraft, die dem Verfahren des Stoßdämpferkolbens 5 entgegenwirkt.
Bei unterschiedlichen Hubpositionen des Stoßdämpferkolbens 5 ragt die Kolbenstange 6 unterschiedlich stark in das Dämpfervolumen 3, womit eine entsprechend ungleiche Verdrängung von dem Dämpferfluid 4 durch die Kolbenstange 6 einhergeht. Zum Ausgleich dieser ungleichen Verdrängungswirkung der Kolbenstange 6 weist der Stoßdämpfer 1 einen Ausgleichsvolumenbehälter 9 auf, in dem ein Ausgleichskolben 10 längsverschiebbar angeordnet ist. Im Stoßdämpferzylinder 2 ist eine Eintrittsöffnung 11 und im Ausgleichsvolumenbehälter 9 ist eine Austrittsöffnung 12 vorgesehen, wobei durch die Öffnungen 11, 12 das Dämpferfluid 4 entsprechend der Verdrängungswirkung der Kolbenstange 6 unter Verschieben des Ausgleichskolbens 10 beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 in die Einfahrrichtung 7 eingeleitet und beim Ausfahren entgegen der Einfahrrichtung 7 ausgeleitet wird. Der Ausgleichskolben 10 wird von seiner dem Dämpferfluid 4 abgewandten Seite mit einem unter Druck stehendem Gaspolster beaufschlagt, so dass das Dämpferfluid 4 ständig unter einem hydrostatischem Vorspanndruck steht. Von dem Ausgleichsvolumenbehälter 9 führt ein in dem Dämpfervolumen 3 angeordnetes Steigrohr 13 durch den Stoßdämpferkolben 5 in diejenige Hälfte des Dämpfervolumens 3, die die andere Hälfte zu derjenigen ist, in der die Eintrittsöffnung 11 vorgesehen ist. Das Steigrohr 13 ist durch den Stoßdämpferkolben 5 hindurchgeführt, so dass der Stoßdämpferkolben 5 entlang des Steigrohrs 13 längsverschiebbar ist. In derjenigen Hälfte des Dämpfervolumens 3, in der die Kolbenstange 6 sich erstreckt, weist das Steigrohr 3 eine Öffnung auf, so dass durch die Eintrittsöffnung 11 via den Ausgleichsvolumenbehälter 9 und das Steigrohr 13 das Dämpferfluid 4 von der einen Hälfte des Dämpfervolumens 3 zur anderen Hälfte des Dämpfervolumens 3 überströmen kann.
In Figen 1 und 3 ist eine Druckstufe 14 als eine erste Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufe dargestellt. Die Druckstufe 14 ist von einer Stufendrossel 15 gebildet, die zwischen der Eintrittsöffnung 11 und der Austrittsöffnung 12 angeordnet ist. Durch die Stufendrossel 15 strömt die Menge an dem Dämpferfluid 4, die beim Verfahren des Stoßdämpfers 1 von der einen Hälfte des Dämpfervolumens 3 in die andere Hälfte des Dämpfervolumens 3 überströmt. Das Überströmen des Dämpferfluids 4 ist von Strömungsverlusten begleitet, so dass durch die in der Stufendrossel 15 vorherrschenden Strömungsbedingungen die Stoßdämpferwiderstandskraft mitbestimmt ist.
Die Stufendrossel 15 weist ein Tellerventil 16 auf, das derart in den Stoßdämpfer 1 eingebaut ist, dass beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 in die Einfahrrichtung 7 das Tellerventil 16 in der Offenstellung und somit von dem Dämpferfluid 4 durchströmt und beim Ausfahren des Stoßdämpfers 1 entgegen der Einfahrrichtung 7 in der Geschlossenstellung und somit von dem Dämpferfluid 4 nicht durchströmt ist. Das Tellerventil 16 weist einen Ventilteller 17 auf, der an einem Ventilschaft 18 längsverschiebbar in dem Stoßdämpfer 1 angeordnet ist. Um das Tellerventil 16 in seine Geschlossenstellung zu bringen, ist der Ventilteller 17 in seine Schließrichtung 19 zu bewegen, bis der Ventilteller 17 auf einem Tellerventilsitz 21 des Tellerventils 16 anliegt. Damit das Tellerventil 16 aus der Geschlossenstellung in seine Offenstellung gebracht werden kann, ist der Ventilteller 17 von dem Tellerventilsitz 21 entgegen der Schließrichtung 19 abzuheben, wodurch zwischen dem Tellerventilsitz 21 und dem Ventilteller 17 eine Durchströmöffnung ausgebildet ist, durch die das Dämpferfluid 4 beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 strömt. Die Lage der Durchströmöffnung des Tellerventils 16 markiert eine Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21, wobei sich an der Eintrittskante 22 der maßgebliche Druckabfall beim Durchströmen der Durchströmöffnung des Tellerventils 16 mit dem Dämpferfluid 4 einstellt. Der Anteil des Dämpferfluids 4, der sich stromauf der Eintrittskante 22 befindet, hat somit einen um den Druckabfall an der Eintrittskante 22 höheren Totaldruck als der Anteil des Dämpferfluids 4, der sich stromab der Eintrittskante 22 befindet und diese bereits passiert hat. Derjenige Oberflächenanteil des Ventiltellers 17, der von dem aus dem Dämpfervolumen 3 ausgeströmten Dämpferfluid 4 stromauf der Eintrittskante 22 beaufschlagt ist, ist als Ventiltellerdruckfläche 20 bezeichnet.
Der Ventilschaft 18 ist hohlzylindrisch ausgebildet, an dem außenliegend der Ventilteller 17 angebracht ist. Im Inneren des Ventilschafts 18 ragt radial nach innen vom Ventilschaft 18 ein Vorsprung 23 vor, der in etwa auf Höhe des Ventiltellers 17 angeordnet ist. Der Vorsprung 23 ist ringförmig ausgebildet, so dass von dem Vorsprung 23 mittig um die Längsachse des Ventilschafts 18 eine Öffnung gebildet ist, in der ein Analogkolben 24 entlang der Längsachse des Ventilschafts 18 längsverschiebbar angeordnet ist. Der Analogkolben 24 ist doppelhammerkopfartig ausgebildet und weist einen ersten Kolbenkopf 29 und einen zweiten Kolbenkopf 30 auf, wobei die Kolbenköpfe 29, 30 von einem zwischen den Kolbenköpfen 29, 30 angeordneten Kolbenschaft 34 im Abstand zueinander gehalten sind. Der Kolbenschaft 34 steht mit der von dem Vorsprung 23 gebildeten Öffnung in Eingriff, wobei in die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16 gesehen der erste Kolbenkopf 29 jenseits des Vorsprungs 23 und der zweite Kolbenkopf 30 diesseits des Vorsprungs 23 angeordnet ist. Die Kolbenköpfe 29, 30 liegen längsverschiebbar an der Innenseite des Ventilschafts 18 an und sind mit einer Dämpferfluiddichtung 37 zum Ventilschaft 18 hin abgedichtet. Zwischen dem ersten Kolbenkopf 29 und dem Vorsprung 23 ist eine erste Kammer 31 und zwischen dem zwischen zweiten Kolbenkopf 30 und dem Vorsprung 23 ist eine zweite Kammer 32 ausgebildet, wobei die Kammern 31, 32 mit einem Gas 36 gefüllt sind. An der dem Ventilschaft 18 zugewandten Seite des Vorsprungs 23 ist eine Gasdichtung 38 vorgesehen, mit der die erste Kammer 31 von der zweiten Kammer 32 gasdicht abgedichtet ist. Ferner ist in dem Kolbenschaft 34 eine Verbindungsaussparung 33 angebracht, via die, wenn der Analogkolben 24 in einer ersten Extremposition ist, die Gasdichtung 38 überbrückt ist, so dass die erste Kammer 31 mit der zweiten Kammer 32 via die Verbindungsaussparung 33 gasleitend verbunden ist. Entsprechend den unterschiedlichen Gasdrücken in den Kammern 31, 32 ist via den Vorsprung 23 auf den Ventilteller 17 eine Vorspannkraft aufbringbar, so dass die Kammern 31, 32 als eine Gasfeder 35 wirken.
Der erste Kolbenkopf 29 weist eine der ersten Kammer 31 abgewandte Seite auf, die als Analogkolbendruckfläche 25 bezeichnet ist. Der zweite Kolbenkopf 30 weist eine der zweiten Kammer 32 abgewandte Seite auf, die als eine Analogkolbengegenfläche 27 bezeichnet ist. Der Stoßdämpfer 1 weist einen Dämpferfluidkanal 44 auf, der das Dämpferfluid 4 von der Eintrittsöffnung 11 stromauf der Eintrittskante 22 zur Analogkolbendruckfläche 25 führt. Ferner weist der Stoßdämpfer 1 einen Gegenkanal 28 auf, der stromab der Eintrittskante 22 Dämpferfluid 4 zur Analogkolbengegenfläche 27 führt. Dadurch, dass die Analogkolbendruckfläche 25 und die Analogkolbengegenfläche 27 einander abgewandt angeordnet sind, und die Analogkolbengegenfläche 27 mit dem Dämpferfluid 4 beaufschlagt ist, das bereits die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, und die Analogkolbendruckfläche 25 mit dem Dämpferfluid 4 beaufschlagt ist, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, wirkt am Analogkolben 24 der Druckunterschied, der am Tellerventilsitz 21 beim Durchströmen des Tellerventils 16 abgebaut wird.
Der Stoßdämpfer 1 weist ferner einen an dem Stoßdämpferzylinder 2 festgelegten Anschlag 49 auf, an dem der Analogkolben 24 anliegt, wenn der Analogkolben 24 in einer zweiten Extremposition ist. Besonders bevorzugt ist der Anschlag 49 in einer solchen Position angebracht, dass der Ventilteller 17 in der zweiten Extremposition des Analogkolbens 24 immer noch seinen vollen Ventilhub, unter elastischer Vorspannung durch das Vorspannmittel 35,43, ausführen kann. Somit muss in dieser Position ein Resthub des Vorspannmittels 35,43 noch verfügbar sein, der mindestens so hoch ist wie der Ventilhub des Ventiltellers 17. In der zweiten Extremposition ist der Analogkolben 24 im Ventilschaft 18 derart verschoben, dass von der Verbindungsaussparung 23 die Gasdichtung 38 nicht mehr überbrückt ist und der Druck in der ersten Kammer 31 größer als in der zweiten Kammer 32 ist, wobei die von der Gasfeder 35 auf den Ventilteller 16 ausgeübte Vorspannkraft einen Maximalwert hat. Im Gegensatz dazu ist in der ersten Extremposition des Analogkolbens 24 die erste Kammer 31 mit der zweiten Kammer 32 via die Verbindungsaussparung 33 verbunden, so dass in beiden Kammern derselbe Gasdruck herrscht und somit die von der Gasfeder 35 auf den Ventilteller 17 ausgeübte Vorspannkraft Null ist.
In die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16 projiziert ist die Analogkolbendruckfläche 25 größer als die Ventiltellerdruckfläche 20, so dass beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 in die Einfahrrichtung 7 eine Bewegung des Analogkolbens 24 von der ersten Extremposition in die zweite Extremposition initiiert wird, wobei die Vorspannung des Ventiltellers 17 , durch das Vorspannmittel 35,43 stets elastisch bleibt, da das elastische Vorspannmittel 35,43 auch in der zweiten Extremposition des Analogkolbens 24 stets einen Resthub aufweist, der mindestens so groß wie der gesamte Ventilhub des Ventiltellers 17 ist. Gemäß der in 1 und 3 gezeigten Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Analogkolbendruckfläche 25 zur Ventildruckfläche 20 1,8.
Die Dämpferfluiddichtung und die Gasdichtung 38 sich als Schleifringe, insbesondere als O-Ringe, ausgebildet. Mit der Dämpferfluiddichtung 37 wird das Dämpferfluid 4 gegen das Gas 36 abgedichtet, wohingegen mit der Gasdichtung 38 das Gas 36 der ersten Kammer 31 gegen das Gas 36 der zweiten Kammer 32 abgedichtet wird. Von daher ist der Anpressdruck der Gasdichtung 38 gegen die Innenseite des Vorsprungs 23 höher als der Anpressdruck der Dämpferfluiddichtung 37 gegen die Innenseite des Ventilschafts 18. Beim Losbrechen des Analogkolbens 24 bei seiner Bewegung von der ersten Extremposition zur zweiten Extremposition ist die Haftreibung an der Dämpferfluiddichtung 37 und der Gasdichtung 38 zu überwinden. Dadurch, dass bei dieser Bewegung der Analogkolben 24 in die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16 verschoben wird, wirkt die Losbrechkraft des am Ventilteller 17 anliegenden Analogkolbens 24 in die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16. Somit wird unmittelbar am Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 der Ventilteller 17 von dem Analogkolben 24 auf den Tellerventilsitz 21 gedrückt, wodurch das Tellerventil 16 insbesondere bei der beim Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 vorliegenden minimalen Vorspannung des Ventilteller 17 stabil in Position gehalten wird. Ansonsten würde der Ventilteller 17 Gefahr laufen aufgrund der geringen Vorspannung beim Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 angehoben zu werden, bzw. in unkontrollierte Schwingungen zu geraten, wodurch ein die Verfahrstufe initialisierender Druckaufbau am Ventilteller 17 erst gar nicht ausreichend stattfinden würde und der Analogkolben 24 somit nicht in Richtung des Vorspannmittels verschoben werden würde. Dies gilt insbesondere dann, wenn dabei die Losbrech- und Reibungskräfte der Dichtungen 37, 38 des Analogkolbens 24 in die Öffnungsrichtung des Ventiltellers weisen würden.
Dadurch, dass das elastische Vorspannmittel 35, 43 zugleich durch den Analogkolben 24 und durch den Ventilteller 17 von dem Dämpferfuid 4, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, räumlich isoliert ist, kann ein auseichend langes und damit langhubiges Vorspannmittel 35,43 in Form z.B. der gezeigten Spiraldruck- oder Gasfeder , das z.B. einen Hub besitzt der größer ist als der gesamte Ventilhub des Ventiltellers 17, oder durch seine Länge eine Kraft-Weg-Kennlinie besitzt, die im Bereich des Ventilhubs im Wesentlichen konstant über den Ventilhub ist und somit deren erste Ableitung im Bereich des Ventilhubs im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0), überhaupt erst zum Einsatz kommen, da diese Vorspannmittel die räumliche Trennung des Anteils des Dämpferfluides 4, das die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 nicht (oder noch nicht) passiert hat, von dem Anteil des Dämpferfluides 4, das die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 bereits passiert hat, auf Grund ihrer geometrischen Gestalt alleine nicht sicherstellen können. Dies ist aber für einen Druckaufbau am Tellerventil 17 notwendig. Ferner bleibt das elastische Vorspannmittel 35,43 so von der Druckdifferenz dieser beiden Anteile des Dämpferfluides 4 abgeschirmt, womit es keiner weiteren Krafteinwirkung als der durch den Analogkolben 24 unterliegt, wodurch es besonders vorteilhaft in seiner erfindungsgemäßen Charakteristik stets unverändert bleibt.
In die erste Kammer 32 mündet ein Zugangskanal 39, in den ein Rohrstück 40 eingesetzt ist, das an seinen Längsenden jeweils eine Kippdichtung 41 aufweist (siehe 6 und 7). Der Zugangskanal 39 erstreckt sich mit seinem ersten Anschnitt im Stoßdämpferzylinder 2 und mit seinem zweiten Abschnitt im Ventilteller 17, so dass bei einer Bewegung des Ventiltellers 17 die beiden Abschnitte des Zugangskanals 39 zueinander relativbewegt sind. Mit Hilfe des Rohrstücks 40 werden die beiden Abschnitte überbrückt, wobei durch die Kippdichtungen 41 das Rohrstück 40 in dem Zugangskanal 39 kippbar gelagert ist. Der Zugangskanal 39 ist nach außen mittels einer Druckverstellschraube 42 abgeschlossen, wobei durch ihre Betätigung eine Volumenänderung des Zugangskanals 39 einstellbar ist. Dadurch ist die Größe des gemeinsamen Volumens, das von der ersten Kammer 32 zusammen mit dem Zugangskanal 39 gebildet ist, mit der Druckverstellschraube 42 veränderbar. Die Höhe des Drucks im gemeinsamen Volumen und dessen Größe bestimmen die Charakteristik der Gasfeder 35 und somit auch der Dämpferkraft der Verfahrstufe. Dies kann wie gezeigt, manuell durch die Druckverstellschraube 42 am Stoßdämpfer oder z.B. auch ferngesteuert vom Fahrer am Lenker des Fahrrades, etwa in Form eines Fahrerlebnisschalters erfolgen, oder auch automatisch, z.B. kontrolliert von einem Sensorik-Steuerelektronik-Aktorik System, gemäß hinterlegten Kennfeldern und Kennlinien und abhängig von diversen Einflussgrößen wie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades, den Rad- oder Rahmenbeschleunigungen des Fahrrades, dem überfahrenem Geländeprofil, der Längsneigung des Fahrrades etc.
In dem Dämpferfluidkanal 44 ist eine Querschnittsverengung 45 eingebaut, die weiterhin mit dem Rückströmventil 46 und einer Rückströmumgehung 47 versehen ist. Die Querschnittsverengung 45 kommt zum Tragen, wenn von der Eintrittsöffnung 11 das Dämpferfluid 4 durch den Dämpferkanal 44 zur Analogkolbendruckfläche 25 strömt. Dadurch wird der Druckanstieg an der Analogkolbendruckfläche 25 vermindert, wodurch sich die Verfahrgeschwindigkeit des Analogkolbens 24 reduziert. Beim Ausfahren des Stoßdämpfers 1 gerät das Rückströmventil 46 in seine Offenstellung, wodurch die Rückströmumgehung 47 freigelegt ist, so dass die Querschnittsverengung 45 wirkungsfrei gemacht ist und das Dämpferfluid 4 von der Analogkolbendruckfläche 25 möglichst verlustarm und somit schnell via die Eintrittsöffnung 11 zurück in das Dämpfervolumen 3 strömen kann. Über den Wechsel zwischen unterschiedlich großen Querschnittsverengungen 45, z.B. in Form einer Revolverdüse (nicht gezeigt) oder einer in ihrem wirksamen Querschnitt einstellbare (nicht gezeigt) Querschnittsverengung 45 kann die Zeitspanne des Verfahrens des Analogkolbens eingestellt werden. Dies kann manuell am Stoßdämpfer oder z.B. auch ferngesteuert vom Fahrer am Lenker des Fahrrades, etwa in Form eines Fahrerlebnisschalters erfolgen, oder auch automatisch, z.B. kontrolliert von einem Sensorik-Steuerelektronik-Aktorik System, gemäß hinterlegten Kennfeldern und Kennlinien und abhängig von diversen Einflussgrößen wie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades, den Rad- oder Rahmenbeschleunigungen des Fahrrades, dem überfahrenem Geländeprofil, der Längsneigung des Fahrrades, etc.
An dem Stoßdämpferzylinder 2 und an dem Ventilteller 17 abgestützt ist ferner eine Zusatzfeder 48 vorgesehen, durch die der Ventilteller 17 in seine Schließrichtung vorgespannt ist. Das Tellerventil 16 weist einen Stützring 51 auf, der zentrisch um die Achse des Ventiltellers 17 angeordnet ist. An seiner einen Stirnseite des Stützrings 51 ist der Tellerventilsitz 21 ausgebildet, so dass die Innenkante an dieser Seite des Stützrings 51 die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 bildet. Dieser Stirnseite abgewandt ist ein Rückschlagventilsitz 52 ausgebildet, an dem ein Rückschlagventil 50 anliegt, das von einer mit einer Feder vorgespannten Ringscheibe gebildet ist. Mit der Ringscheibe ist eine Abdichtung des Stützrings 51 gegen den Stoßdämpferzylinder 52 bewerkstelligt, wobei das Rückschlagventil 50 beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 in seiner Geschlossenstellung und beim Ausfahren des Stoßdämpfers 1 in seiner Offenstellung ist.
Der in 4 gezeigte Stoßdämpfer 1 weist die Druckstufe 14 und parallel dazu geschaltet eine Zugstufe 53 auf, die baugleich zur Druckstufe 14 ist, jedoch so in den Stoßdämpfer 1 eingebaut ist, dass die Zugstufe 53 beim Ausfahren des Stoßdämpfers 1 dieselbe Wirkungsweise hat, wie die Druckstufe 14 beim Einfahren des Stoßdämpfers 1. Der Stoßdämpfer 1 befindet sich gerade im Ausfahren. Es dämpft die Zugstufe. Der Große Pfeil im Dämpfervolumen 3 zeigt die Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens 5. Die Kleinen Pfeile im Leitungssystem der Verfahrstufen zeigen den momentanen Fluss des Dämpferfluides 4 bei aktiver Zugstufe 53 an. Der Analogkolben 24 der Druckstufe 14 ist während des gezeigten Ausfahrvorganges des Stoßdämpfers 1 bereits in seine erste Extremposition, seine Ausgangslage vor dem nächsten Einfahrvorgang, zurückgekehrt, das elastisches Vorspannmittel 35,43 ist somit maximal entspannt, der Analogkolben 24 der Zugstufe 53 dagegen ist auf dem Weg zu seiner zweiten Extremposition, das elastische Vorspannmittel 35,43 ist dabei kontinuierlich weiter vorgespannt zu werden, wobei sich auch die Vorspannkraft des Ventiltellers 17 gegen den Tellerventilsitz 21 erhöht. Vorteilhafterweise sind, wie in der 4 gezeigt, die Verfahrstufen der Zugstufe 53 und der Druckstufe 14 so miteinander gekoppelt, dass das Dämpferfluid 4, das beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 (aus dem Dämpfervolumen 3 strömend) noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 der Druckstufe 14 passiert hat, auch auf die Analogkolbengegenfläche 27 der Zugstufe 53 wirkt und dass das Dämpferfluid der Zugstufe 53, das beim Ausfahren des Stoßdämpfers 1 (aus dem Steigrohr 13 strömend), noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 der Zugstufe passiert hat, auch auf die Analogkolbengegenfläche 27 der Druckstufe 14 wirkt. Dadurch wird bei einer Geländefahrt mit ständig aufeinander folgenden Einfahr- und Ausfahrvorgängen des Stoßdämpfers 1 erreicht, das zusätzlich zur Rückstellkraft des elastischen Vorspannmittels 35,43 der momentan inaktiven Verfahrstufe (z.B. der Zugstufe beim Einfahren), auch der durch den Druckabfall am Ventilteller 17 der jeweils anderen, momentan aktiven Verfahrstufe (z.B. der Druckstufe 15 beim Einfahren) entstehende Druck des Dämpferfluides 4, an der Analogkolbengegenfläche 27 des Analogkolbens 24 der inaktiven Verfahrstufe anliegt, und diesen dadurch in seine erste Extremposition zurückschiebt und somit das elastische Vorspannmittel 35/43 der momentan inaktiven Verfahrstufe bei seiner Entspannung unterstützt, bis es in der ersten Extremposition des Analogkolbens 24 auf seinen Startwert zurücksetzt ist. Die dazu benötigte kleine Menge des Dämpferfluides 4, die noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 der momentan aktiven Verfahrstufe passiert hat, umgeht so den Tellerventilsitz 21 und den Ventilteller 17 der momentan aktiven Verfahrstufe. Dadurch kann sich die Kolbenstange 6 des Stoßdämpfers 1 bereits geringfügig bewegen, obwohl sich der von der Zusatzfeder 48 vorgespannte Ventilteller 17, der momentan aktiven Verfahrstufe, noch nicht geöffnet hat. Der Kraftaufwand den Analogkolben 24 der inaktiven Verfahrstufe in Richtung seiner ersten Extremposition zu verschieben und damit die Kolbenstange 6 weiter zu bewegen nimmt aber kontinuierlich und sanft zu, da sich das elastische Vorspannmittel dieser Verfahrstufe zunehmend entspannt, womit es immer weniger zur Rückstellkraft des Analogkolbens 24 beiträgt, wodurch ebenfalls der Druck des Dämpferfluides 4 an der Ventiltellerdruckfläche 20 des Ventiltellers 17 der momentan aktiven Verfahrstufe kontinuierlich sanft steigt, bis die momentane Vorspannkraft seines Vorspannmittels 35,43 und seiner Zusatzfeder 48 überwunden ist und das Tellerventil öffnet. Dadurch ist es besonders vorteilhaft erreicht, dass der Stoßdämpfer 1 beim beliebigen Wechsel zwischen Ein- und Ausfahrbewegung ein deutlich verbessertes Ansprechverhalten auf Anregungen von kleinsten Bodenunebenheiten aufweist. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um vibrationsähnliche, hochfrequente Anregungen und damit Hübe der Kolbenstange 6 handelt, die von so kurzer Amplitude sind, dass sich die Ventilteller 17 beider Verfahrstufen 14,53, erst gar nicht öffnen.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen alternativen Druckstufe 14 gezeigt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform, die in 1 und 3 gezeigt ist, darin, dass statt der Gasfeder 35 eine Vorspannfeder 43 in Form einer Schraubenfeder aus Flachmaterial vorgesehen ist. Ferner fallen die Kolbenköpfe 29, 30 des Analogkolbens 24 zu einem einzigen Kolbenkopf zusammen, von dem ein Dorn zum Anliegen am Anschlag 49 in der zweiten Extremposition vorgesehen ist.
In 6 und 7 ist das gasführende Rohrstück 40 mit seinen zwei Kippdichtungen 41 und seinem Zugangskanal 39 dargestellt, das eine gasleitende, extrem reibungsarme Verbindung der ersten 31 und/oder der zweiten Kammer 32 im Tellerventil 16 mit dem Teil des im Stoßdämpferkörper ausgeführten Zugangskanals 39 der darin angebrachten Druckverstellschraube 42 und einem mit diesem Kanal 39 Gasleitend verbundenem Befüllventil (nicht gezeigt) gewährleistet, während sich das Tellerventil 16 durch seine Schließ- und Öffnungsbewegungen auf und ab bewegt.
In 6 ist ein Tellerventil 16 gezeigt, dass nur via ein Rohrstück 40 mit dem Stoßdämpferkörper gasführend und beweglich verbunden ist. Idealerweise ist das Rohrstück dabei zur Achse des Tellerventils 16 leicht nach außen versetzet, wie in den Schnittdarstellungen gut zu sehen, in das Tellerventil 16 integriert. Der statische, z.B. durch den Ausgleichskolben 10 aufgebrachte Druck des Dämpfungsfluides 4, dass das Tellerventil 16 umgibt, muss dabei stets größer sein, als der Druck im Zugangskanal 39, um ein herausfallen des Rohrstückes 40 aus seinen Taschen im Tellerventil 16 und im Stoßdämpferkörper zu verhindern. Durch diesen Überdruck wird das Tellerventil 16 mit der Stirnwand seiner Tasche gegen das kugelförmigen Ende des Rohrstücks 41 gepresst, wodurch wiederum das Rohrstück mit seinem anderen kugelförmigen Enden auf die Stirnwand der Tasche des Stoßdämpferkörpers gepresst wird.
Öffnet sich das Tellerventil 16 nun, stellt sich das Rohrstück 41 leicht schräg, wodurch das Tellerventil 16 auf Grund des Überdrucks geringfügig um seine Achse rotieren muss, um weiter am kugelförmigen Ende des Rohrstücks 40 angepresst zu sein, womit es die Verkürzung des Rohrstücks 40 auf Grund seiner Schrägstellung kompensiert. Das Rohrstück 40 verhält sich dabei somit wie ein dreidimensional kippender Pleuel, dass das Rotationsmoment des Tellerventils 16 um seine Achse, abstützt. Die von den Kippdichtungen 41 erzeugten Reibungskräfte, sind bezogen auf die Kipprichtung des Rohrstücks 40, selbst bei sehr strammen Sitz nahezu vernachlässigbar, außerdem sind die Kräfte auf die Gleitführungen des Tellerventils 16 im Stoßdämpferkörper auf Grund der Pleuelfunktion des Rohrstücks 40 und der Ausgleichsrotation des Tellerventils 16 ebenfalls minimal, wodurch sich insgesamt nur geringste Reibungskräfte in Öffnungs- und Schließrichtung des Tellerventils 16 ergeben. In 7 sind zwei gegeneinander ausgeführte Rohrstücke 40 zu sehen. Mit einem der Rohrstücke kann die erste Kammer 31 mit dem zweiten Rohrstück 40 die zweite Kammer 32 gasleitend an den Stoßdämpferkörper angebunden sein. Hier kann der Druck in einem oder in beiden Rohrstücken 40 grösser werden, als der statische Druck des Dämpferfluides 4, da sich das Tellerventil 16 wechselseitig an einem der beiden Rohrstücke 40 abstützen kann. Es müssen nicht unbedingt beide Rohrstücke 40 mit einem Zugangskanal 39 und den Kippdichtungen 41 versehen sein, wenn nur eins zur Gasleitung benötigt wird.
In 8 ist der Stoßdämpfer 1 mit der Druckstufe 14 als eine erste Ausführungsform der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe und in 9 ist der Stoßdämpfer 1 mit der Druckstufe 14 als eine zweite Ausführungsform der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe gezeigt. Die Druckstufe 14 als die zweite alternative erfindungsgemäße Verfahrstufe unterscheidet sich von der Druckstufe 14 als die erste alternative erfindungsgemäße Verfahrstufe dahingehend, dass die Analogkolbendruckfläche 25 des Analogkolbens 24 der Gasfeder 35 bzw. der Vorspannfeder 43 abgewandt angeordnet ist und die Ventiltellerdruckfläche 20 des Ventilteller 17 derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers 17 ist, der stromauf der Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 angeordnet ist. Ferner weist der Ventilteller 16 der Druckstufe 14 als die zweite alternative erfindungsgemäße Verfahrstufe eine Ventiltellerkolbenfläche 55 auf, die der Ventiltellerdruckfläche 20 abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche 20 und die Ventiltellerkolbenfläche 55 und die Analogkolbendruckfläche 25 beim Verfahren des Stoßdämpfers 1 in die eine Einfahrrichtung 7 mit dem aus dem Dämpfervolumen 3 ausgeströmten Dämpferfluid 4 beaufschlagt sind. Dadurch ist erreicht, dass die Gasfeder 35 bzw. die Vorspannfeder 43 via den Analogkolben 24 und den Dämpferfluid 4, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, über die Ventiltellerkolbenfläche 55 mit dem Tellerventil 16 gekuppelt ist. Die Ventiltellerkolbenfläche 55 in die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16 projiziert ist größer als die Ventiltellerdruckfläche 20, und da die Analogkolbendruckfläche 25 und die Analogkolbengegenfläche 27 einander abgewandt angeordnet sind, und die Analogkolbengegenfläche 27 mit dem Druckfluid 4 beaufschlagt ist, das bereits die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, und die Analogkolbendruckfläche 25 und die Ventiltellerkolbenfläche 55 mit dem Druckfluid 4 beaufschlagt ist, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, wirkt am Analogkolben 24 und an der Ventiltellerkolbenfläche 55 der Druckunterschied, der am Tellerventilsitz 21 beim Durchströmen des Tellerventils 16 abgebaut wird. Dadurch wird erreicht, dass beim Einfahren des Stoßdämpfers 1 der Analogkolben 24 sich in Richtung zur Gasfeder 35 bzw. Vorspannfeder 43 hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers 17 sich erhöht, wobei die Vorspannung des Ventiltellers 17 ,während des Verfahrens des Analogkolbens, durch das Vorspannmittel stets elastisch bleibt.
Der Stoßdämpferzylinder 2 der der Druckstufe 14 gemäß der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe gemäß 8 und 9 weist einen Hohlzylinder 56 auf, der mit dem Dämpferfluid 4 gefüllt ist, das die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 22 bereits passiert hat. In dem Hohlzylinder 56 ist der Analogkolben 24 längsverschiebbar angeordnet. Der Ventilteller 17 weist einen Kolbenstumpf 57 auf, der in dem Hohlzylinder 56 längsverschiebbar angeordnet ist. Bei der Druckstufe 14 als die erste Ausführungsform der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe gemäß 8 ist der Vorsprung 23 an der Innenseite des Hohlzylinders 56 angeordnet. Außerdem weist die die Druckstufe 14 als die zweite Ausführungsform der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe gemäß 9 einen Abstützsitz 54 auf, der dem Kolbenstumpf 57 abgewandt angeordnet ist und an dem die Vorspannfeder 43 abgestützt ist.
Die Dämpferfluiddichtung 37 und die Gasdichtung 38 sind als Schleifringe, insbesondere als O-Ringe, ausgebildet. Mit der Dämpferfluiddichtung 37 wird das Dämpferfluid 4 gegen das Gas 36 abgedichtet, wohingegen mit der Gasdichtung 38 das Gas 36 der ersten Kammer 31 gegen das Gas 36 der zweiten Kammer 32 abgedichtet wird. Beim Losbrechen des Analogkolbens 24 bei seiner Bewegung von der ersten Extremposition zur zweiten Extremposition ist die Haftreibung an der Dämpferfluiddichtung 37 und der Gasdichtung 38 zu überwinden. Dadurch, dass bei dieser Bewegung die Losbrechkraft des Analogkolbens 24 in die Schließrichtung 19 des Tellerventils 16 wirkt (übertragen von der Analogkolbendruckfläche 25 auf die Ventiltellerkolbenfläche 55 via das zwischen diesen beiden Flächen befindliche Dämpferfluid 4), wird unmittelbar am Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 der Ventilteller 17 von dem Analogkolben 24 auf den Tellerventilsitz 21 gedrückt, wodurch das Tellerventil 16 insbesondere bei der beim Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 vorliegenden minimalen Vorspannung des Ventilteller 17 stabil in Position gehalten wird. Ansonsten würde der Ventilteller 17 Gefahr laufen aufgrund der geringen Vorspannung beim Start des Einfahrens des Stoßdämpfers 1 angehoben zu werden, bzw. in unkontrollierte Schwingungen zu geraten, wodurch ein die Verfahrstufe initialisierender Druckaufbau am Ventilteller 17 erst gar nicht ausreichend stattfinden würde und der Analogkolben somit nicht Richtung des Vorspannmittels verschoben werden würde. Dies gilt insbesondere dann, wenn dabei die Losbrech- und Reibungskräfte der Dichtungen 37, 38 des Analogkolbens 24 in die Öffnungsrichtung des Ventiltellers wirken würden.
Im Gegensatz zu der ersten erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufe, steigt der Druck des Dämpfungsfluides 4 und damit die Dämpferkraft, wenn der Analogkolben 24 der zweiten alternativen erfindungsgemäßen Verfahrstufe sein Hubende erreicht, egal ob er sich dabei am Vorspannmittel 35,43 oder über einen wie bei der ersten erfindungsgemäß alternativen Verfahrstufe eingerichteten Anschlag 49 abstützt oder nicht, schlagartig an, weil an der Ventiltellerkolbenfläche weiterhin der Druck des Dämpferfluides 4 wirkt, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat. Dies macht einen wirkungsgleichen Anschlag 49 wie bei der der ersten erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufe unmöglich. Ein gleiche Wirkung wie des Anschlags 49 der ersten erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufe kann bei der zweiten erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufe aber erzielt werden, indem z.B. im Stoßdämpferkolben 5, ein federvorgespannt verschlossenes Bypassventil eingebaut ist, das die Verfahrstufe überbrückt, indem seine Vorspannungskraft überwunden wird, sobald ein gewünschter Maximalwert des Druck des Dämpfungsfluides 4 und damit an Dämpferkraft der Verfahrstufe erreicht ist, womit das Tellerventil 16 überbrückt ist, wodurch die Dämpferkraft nicht mehr weiter ansteigt (nicht gezeigt). Eine weitere Möglichkeit die gleiche Wirkung zu erreichen besteht darin, den Zufluss des Dämpferfluides 4 durch die Querschnittsverengung 45 im Dämpferfluidkanal 44 zu unterbrechen, sobald der Analogkolben 24 die zweite Extremposition in der er das Vorspannmittel 35,43 maximal vorspannen soll, erreicht hat. Das kann z.B. durch einen am Analogkolben 24 befestigten, senkrecht zur Analogkolbendruckfläche 25 und konzentrisch zur Mantelfläche des Analogkolbens 25 ausgeführten und durch die ebenfalls konzentrisch zur Mantelfläche des Analogkolbens 24 angeordnete Bohrung der Querschnittsverengung 45 hindurchgeführten Steuerstab (nicht gezeigt) erreicht werden. Der wirksame Querschnitt der Querschnittsverengung 45 ist somit ein Ringspalt, gebildet aus der Bohrung der Querschnittsverengung 45 und dem durch sie hindurchgeführten, dünneren Steuerstab. Der Steuerstab ist dabei so gestaltet, dass er eine konzentrische Aufdickung, auf seinem zum Analogkolben abgewandten Ende aufweist, mit der er die Querschnittsverengung 45 verschließt, sobald der Analogkolben 24 die zweite Extremposition erreicht hat. Somit ist die Ventiltellerkolbenfläche 55 vom weiteren Druckanstieg des Dämpferfluides 4, dass die Eintrittskante des Tellerventilsitzes 22 noch nicht erreicht hat abgeschottet, wodurch die Vorspannkräfte des Ventiltellers 17 und somit die Dämpferkräfte des Stoßdämpfers 1 nicht weiter ansteigen. Besonders bevorzugt ist in dieser zweiten Extremposition des Analogkolbens 24 noch so viel Resthub im Vorspannmittel 35,43 vorhanden, dass der Ventilteller 17 den Analogkolben 24 über das nun zwischen Ventiltellerkolbenfläche 55 und der Analogkolbendruckfläche 25 eingeschlossene Dämpferfluid soweit verschieben kann, dass dem Ventilteller 17 ermöglicht ist noch mindestens seinen gesamten Ventilhub ausführen , wodurch der Ventilteller 17 in der zweiten Extremposition des Analogkolbens 24 weiterhin durch das Vorspannmittel 35,43 elastisch vorgespannt bleibt.
Sowohl die Vorspannung des beschriebenen Bypassventils als auch die Position des Vorsprunges 23 z.B. aus 4 und 5, oder auch die Position der Aufdickung des hier beschriebenen Steuerstabs relativ zur Querschnittsverengung 45 können besonders vorteilhaft manuell am Stoßdämpfer oder z.B. auch ferngesteuert vom Fahrer am Lenker des Fahrrades, etwa in Form eines Fahrerlebnisschalters, eingestellt oder auch automatisch kontrolliert von einem Sensorik-Steuerelektronik-Aktorik System werden gemäß hinterlegten Kennfeldern und Kennlinien und abhängig von diversen Einflussgrößen wie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades, den Rad- oder Rahmenbeschleunigungen des Fahrrades, dem überfahrenen Geländeprofil und/oder der Längsneigung des Fahrrades etc.
Dadurch, dass die Analogkolbendruckfläche 25 und die Analogkolbengegenfläche 27 des Analogkolbens 24 gleich groß sind, ist die Position des Analogkolbens 24 in jeder Hubposition des Stoßdämpfers 1 unabhängig von dem hydrostatischen Vorspanndruck, der durch den unter Gasdruck stehenden Ausgleichskolben 10 (siehe Beschreibung zu 1) auf das Dämpferfluid 4 übertragen wird und somit auch unabhängig von der momentanen Hubposition des Stoßdämpfers (dies gilt für alle Ausführungsformen beider erfindungsgemäßen alternativen Verfahrstufen, gezeigt in den 1, 3, 4, 5). Nur so kann z.B. der Ventilteller der gezeigten Verfahrstufenstufen beim Start des Ein- oder Ausfahrens des Stoßdämpfers 1, mit einer, für die Funktion der erfindungsgemäßen Verfahrstufe notwendigen, von der momentanen Hubposition des Stoßdämpfers 1 unabhängigen und in der ersten Extremposition seines Analogkolbens 25 sehr geringen, immer gleichen Startvorspannung durch das elastische Vorspannmittel 35,43 beaufschlagt sein. Wären die Analogkolbengegenfläche 27 und die Analogkolbendruckfläche 25 unterschiedlich groß, würde dies dazu führen, dass entweder der Analogkolben 24 nicht in jeder Hubposition des Stoßdämpfers 1 in die gezeigte Ausgangslage, seine erste Extremposition, zurückkehren könnte, oder beim Start des Verfahrvorgangs des Stoßdämpfers 1 die bestehende Vorspannung am Analogkolben 24, verursacht durch den beschriebenen hydrostatischen Druck des Dämpferfluides 4, erst überwunden werden müsste, bevor sich der Analogkolben 24 überhaupt verschieben würde und wodurch ein die Verfahrstufe initialisierender Druckaufbau am Ventilteller 17 erst gar nicht ausreichend stattfinden würde, womit sich der Analogkolben nicht in Richtung des Vorspannmittels 35,43 verschieben würde, wodurch sich die Vorspannkraft am Ventilteller 17 nicht erhöhen würde.
Dadurch, dass das elastische Vorspannmittel 35, 43 zugleich durch den Analogkolben 24 von dem Dämpferfuid 4, dass noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat, räumlich isoliert ist, kann ein auseichend langes und damit langhubiges Vorspannmittel 35, 43 in Form z.B. der gezeigten Spiraldruck- oder Gasfeder , das durch seine Länge eine Kraft-Weg-Kennlinie besitzt, die im Bereich des Ventilhubs im Wesentlichen konstant über den Ventilhub ist und somit deren erste Ableitung im Bereich des Ventilhubs(x) im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0), überhaupt erst zum Einsatz kommen, da ein solches Vorspannmittel die räumliche Trennung des Anteils des Dämpferfluides 4, das noch nicht die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 passiert hat von dem Anteil des Dämpferfluides 4, das die Eintrittskante 22 des Tellerventilsitzes 21 bereits passiert hat, auf Grund seiner geometrischen Gestalt alleine nicht sicherstellen kann. Dies ist aber für einen Druckaufbau am Tellerventil 17 notwendig. Ferner bleibt das elastische Vorspannmittel 35,43 so von der Druckdifferenz dieser beiden Anteile des Dämpferfluides 4 abgeschirmt, womit es keiner weiteren Krafteinwirkung als der durch den Analogkolben 24 unterliegt, wodurch es besonders Vorteilhaft in seiner erfindungsgemäßen Charakteristik stets unverändert bleibt.
In 10 ist der Verlauf unterschiedlicher Hubamplituden eines theoretischen, kaum gedämpften Dämpferbeins am Vorderrad eines Fahrrades bei auf Ihn wirkenden Hubanregungen über die Zeitachse 58 gezeigt. Die Hubanregungen weisen jeweils ein Hubanregungsmaximum 63 auf. Bei einer Hubanregung des Vorderrades durch Hindernisse 66, 67 folgt beim Überrollen des Hindernismaximums durch das Vorderrad, also dem maximalen Höhenunterschied des Hindernisses zu dem ihm direkt umgebenden Niveau der Fahrbahn, erst kurze Zeit später ein Hubanregungsmaximum 63, weil durch die Masseträgheit der ungefederten Massen verursacht das kaum gedämpfte Dämpferbein auch noch nach dem Hindernismaximum kurzzeitig weiter einfedert. Jede Hubanregung lässt sich in zwei Bereiche aufteilen: vor Erreichen des Hubanregungsmaximums 63 handelt es sich um eine Einfahranregung, nach dessen erreichen um eine Ausfahranregung des Stoßdämpfers. Der Gradient der Kurven stellt die jeweilige Ein-/Ausfahrgeschwindigkeit des theoretischen, kaum gedämpften Dämpferbeins über die Hubanregung dar. Aus dem Diagramm ist die unterschiedliche Anregungsdauer der Hubanregungen gut erkennbar: sie stellt sich auf der Zeitachse 39 als der Zeitstrahl vom Schnittpunkt der Achsen 58, 60 bis zum Schnittpunkt 65 der Kurve der jeweiligen Hubanregung mit der Zeitachse 58 dar. Es ist durch ein Bezugszeichen markiert, ob die jeweilige Hubanregung eine erwünschte Verfahrbewegung 61 oder unerwünschte Verfahrbewegung 62 des Dämpferbeines auslöst. Gut zu erkennen ist, dass Hubanregungen durch Hindernisse (Bordsteinkante 66, niedrigerer Stein 67), die erwünschte Verfahrbewegungen 61 auslösen, wesentlich kürzer andauern, als Hubanregungen, die z.B. durch Bremskräfte 68, oder durch Pedalieren 69 induziert werden und die unerwünschte Verfahrbewegungen 62 auslösen. Weiterhin ist dargestellt, dass sich die Anregungsdauer über unterschiedliche Hindernistypen 59, 60, insbesondere bis zum Erreichen ihrer Hindernis- bzw. Hubanregungsmaxima 63, in einem zeitlich sehr engen Bereich 64 bewegt. Das Bezugszeichen 59 markiert eine Linie, deren Schnittpunkt mit der Zeitachse 58 das Ende der Zeitspanne darstellt, die der Analogkolben 24 des Stoßdämpfers 1 benötigt, um von der ersten in die zweite Extremposition zu verfahren. Die voreingestellte Zeitspanne erstreckt sich also auf der Zeitachse 58 vom Schnittpunkt der Achsen 58, 60 bis zu diesem Punkt. Der Schnittpunkt der Linie 59 mit dem jeweiligen Graphen der Hubanregungen 66, 67, 68, 69 zeigt, bezogen auf den Anregungstyp, bei welcher momentanen Höhe der Anregungsamplitude der jeweiligen Hubanregung die höchsten Dämpfungskräfte des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 1 erreicht werden würden. Deutlich ist zu erkennen, dass bei den Hubanregungen 66, 67, die unerwünschte Stoßdämpferbewegungen 61 auslösen, bereits bei einem Bruchteil ihrer maximalen Hubamplituden noch weit vor Erreichen der Hubanregungsmaxima 63 die höchsten Dämpfungskräfte anliegen, während bei den Hubamplituden der erwünschten Stoßdämpferbewegungen 61 die Dämpfungskräfte erst kurz vor dem Hubanregungsmaximum 63 und somit am Hindernismaximum erreicht werden. Ist das Ende der Zeitspanne 59 erst nach Erreichen des Hubanregungsmaximums 63 erreichbar, so werden die maximalen Dämpferkräfte des Stoßdämpfers 1 erst gar nicht erreicht. Dadurch, dass im Bereich des Ventilhubes des Ventiltellers 17 die Kraft-Weg-Kennlinie des Vorspannmittels 35,43 im Wesentlichen konstant ist, in diesem Bereich somit eine erste Ableitung hat, die im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0), ist die Dämpferkraft unabhängig von der jeweiligen Verfahrgeschwindigkeit des Stoßdämpfers 1, womit auch der am Ventilteller 17 entstehende Druckabfall des Dämpfungsfluides 4 unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit ist und damit auch die am Analogkolben 24 wirkende Kraft, wodurch die Zeitspanne, die der Analogkolben 24 benötigt, um von seiner ersten Extremposition in seine zweite Extremposition zu verfahren und das Vorspannmittel 35,43 maximal vorzuspannen, für alle Hubanregungen 66, 67, 68, 69 immer gleich lang ist und somit nach immer der gleichen Zeit nach Beginn der jeweiligen Hubanregung 66, 67, 68, 69 ihr Ende 59 erreicht.
Die Gradienten der Hubanregungen 67 und 68 sind in Bereichen gleich steil, womit auch die Einfahrgeschwindigkeiten des ungedämpften Dämpferbeins in diesen Bereichen der Hubanregungen nahezu identisch sind. Auch die Amplituden der Hubanregungen 66 und 68 sind annähernd gleich hoch. Somit ist gut zu erkennen, dass weder die Hubamplituden noch die Verfahrgeschwindigkeiten dazu geeignet sind, erwünschte und unerwünschte Hubanregungen des Dämpferbeins zu unterscheiden und die Dämpferkraft entsprechend zu regulieren. Der Stoßdämpfer ist in seiner Dämpferkraft daher besonders vorteilhaft sowohl von den Verfahrgeschwindigkeiten als auch von den Hubamplituden als direkte Einflussfaktoren unabhängig.
In 11 ist der Verlauf der Dämpferkraft 75 des Stoßdämpfers 1 über seinen Einfahrhub 74 gezeigt, wenn der Stoßdämpfer 1 den in 10 gezeigten unterschiedlichen Hubanregungen ab Beginn der Hubanregung bis zu ihrem jeweiligen Hubanregungsmaximum ausgesetzt ist. Das Bezugszeichen 70 markiert den Dämpferkraftverlauf über die Hubanregung 66 der Bordsteinkante, das Bezugszeichen 71 den Dämpferkraftverlauf über die Hubanregung 67 des Steins, das Bezugszeichen 72 den Dämpferkraftverlauf über die Hubanregung 68 beim Bremsvorgang und Bezugszeichen 73 den Dämpferkraftverlauf über die Hubanregung 69 durch pedalierinduziertes Wippen. Unerwünschte Stoßdämpferbewegungen die durch die Hubanregungen 68, 69 ausgelöst werden, lösen Dämpferkraftverläufe 72, 73 mit äußerst steilen Gradienten aus, wodurch bereits bei äußerst geringen Einfahrhüben maximale Dämpferkräfte hervorgerufen werden.
Erwünschte Stoßdämpferbewegungen, die durch die Hubanregungen 66, 67 ausgelöst werden, weisen Dämpferkraftverläufe 70, 71 mit flachen Gradienten auf, die sanft von einem minimalen Startwert ausgehend ansteigen. Sie erreichen ihre höchsten Dämpferkräfte am jeweiligen Hindernismaximum, aber bei unterschiedlichen Einfahrhüben, wodurch der Stoßdämpfer 1 immer nur so viel Einfahrweg freigibt, wie für die vollständige Absorption der unterschiedlich hohen Hindernisse notwendig ist.
Beim Dämpferkraftverlauf 70 über die Bordsteinkante wird die maximale Dämpferkraft nicht erreicht, weil die Zeitspanne die der Analogkolben des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers benötigt, um von der ersten in die zweite Extremposition zu verfahren, so eingestellt ist, dass sie bei Erreichen des Hindernis- bzw. Hubanregungsmaximums noch nicht abgelaufen ist. Somit ist die maximal erreichte Dämpferkraft über die Bordsteinkante geringer als über den niedrigeren Stein, wodurch eine besondere Komforteinstellung des Stoßdämpfers über besonders harte und schnelle Schläge erreicht ist.
Für die Ausfahrbewegungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers Funktionsweisen analog.
Bezugszeichenliste

1: Stoßdämpfer
2: Stoßdämpferzylinder
3: Dämpfervolumen
4: Dämpferfluid
5: Stoßdämpferkolben
6: Kolbenstange
7: Einfahrrichtung des Stoßdämpfers
8: Dämpfungsöffnung
9: Ausgleichsvolumenbehälter
10: Ausgleichskolben
11: Eintrittsöffnung
12: Austrittsöffnung
13: Steigrohr
14: Druckstufe
15: Stufendrossel
16: Tellerventil
17: Ventilteller
18: Ventilschaft
19: Schließrichtung des Tellerventils
20: Ventiltellerdruckfläche
21: Tellerventilsitz
22: Eintrittskante des Tellerventilsitzes
23: Vorsprung
24: Analogkolben
25: Analogkolbendruckfläche
26: Druckkanal
27: Analogkolbengegenfläche
28: Gegenkanal
29: erster Kolbenkopf
30: zweiter Kolbenkopf
31: erste Kammer
32: zweite Kammer
33: Verbindungsaussparung
34: Kolbenschaft
35: Gasfeder
36: Gas
37: Dämpferfluiddichtung
38: Gasdichtung
39: Zugangskanal
40: Rohrstück
41: Kippdichtung
42: Druckverstellschraube
43: Vorspannfeder
44: Dämpferfluidkanal
45: Querschnittsverengung
46: Rückströmventil
47: Rückströmumgehung
48: Zusatzfeder
49: Anschlag
50: Rückschlagventil
51: Sitzring
52: Rückschlagventilsitz
53: Zugstufe
54: Abstützsitz
55: Ventiltellerkolbenfläche
56: Hohlzylinder
57: Kolbenstumpf
58: Zeitachse
59: Ende der Zeitspanne
60: Anregungsamplitude der Hubanregung
61: Hubanregung erwünschter Dämpferbeinbewegungen
62: Hubanregung unerwünschter Dämpferbeinbewegungen
63: Hubanregungsmaximum
64: Bereich der Hubmaxima bei Hindernissen
65: Anregungsdauer der Hubanregung
66: Hubanregung durch Bordsteinkante
67: Hubanregung durch niedrigen Stein
68: Hubanregung durch Bremsvorgang
69: Hubanregung durch Pedalieren
70: Dämpferkraftverlauf bei Hubanregung 66 durch Bordsteinkante
71: Dämpferkraftverlauf bei Hubanregung 67 niedrigen Stein
72: Dämpferkraftverlauf bei Hubanregung 68 durch Bremsvorgang
73: Dämpferkraftverlauf bei Hubanregung 69 durch Pedalieren
74: Einfahrhub
75: Dämpferkraft

Claims

Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer (1), der ein mit einem inkompressiblen Dämpferfluid (4) gefülltes Dämpfervolumen (3) aufweist, mit einer ein Tellerventil (16) mit einem Ventilteller (17) aufweisenden Stufendrossel (15), durch die beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in eine der Verfahrrichtungen (7) das Dämpferfluid (4) entgegen der Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) strömt, wodurch von dem Ventilteller (17) eine Stoßdämpferwiderstandskraft erzeugbar ist, wobei die Stufendrossel (15) einen Analogkolben (24) und zum Vorspannen des Ventiltellers (17) in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) ein elastisches Vorspannmittel (35, 43) aufweist, das an dem Analogkolben (24) und an dem Ventilteller (17) abgestützt ist, so dass via das Vorspannmittel (35, 43) der Analogkolben (24) mit dem Tellerventil (16) elastisch gekuppelt ist, wobei der Ventilteller (17) eine Ventiltellerdruckfläche (20), die derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers (17) ist, der stromauf der Eintrittskante (22) des Tellerventilsitzes (21) angeordnet ist, und der Analogkolben (24) eine Analogkolbendruckfläche (25) aufweist, die dem Vorspannmittel (35, 43) abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche (20) und die Analogkolbendruckfläche (25) beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) mit dem aus dem Dämpfervolumen (3) ausgeströmten Dämpferfluid (4) beaufschlagt sind und in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) größer ist als die Ventiltellerdruckfläche (20), so dass beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) der Analogkolben (24) sich in Richtung zum Vorspannmittel (35, 43) hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) sich erhöht.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 1, wobei in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) bis zum Vierfachen größer ist als die Ventiltellerdruckfläche (20).
Verfahrstufe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Analogkolben (24) eine Analogkolbengegenfläche (27) aufweist, die der Analogkolbendruckfläche (25) abgewandt ist und mit dem Dämpferfluid (4) beaufschlagt ist, das beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) den Tellerventilsitz (21) bereits passiert hat.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 3, wobei in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) und die Analogkolbengegenfläche (27) gleich groß sind.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elastische Vorspannmittel (35, 43) zwischen dem Analogkolben (24) und dem Ventilteller (17) angeordnet ist, so dass das elastische Vorspannmittel (35, 43) von dem Dämpferfluid (4), das beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) den Tellerventilsitz (21) noch nicht passiert hat, räumlich isoliert ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Analogkolben (24) an dem Tellerventil (16) verschiebbar anliegt und mittels einer Dämpferfluiddichtung (37) dämpferfluiddicht abgedichtet ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Tellerventil (16) einen hohlzylinderförmigen Ventilschaft (18) aufweist, an dem außenseitig der Ventilteller (17) und in dem verschiebbar der Analogkolben (24) angeordnet ist sowie der innenseitig einen Vorsprung (23) aufweist, an dem das Vorspannmittel (35, 43) abgestützt ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 1 bis 7, wobei der Analogkolben (24) in eine erste Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben (24) via das Vorspannmittel (35, 43) auf den Ventilteller (17) aufgebracht ist, minimal ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 8, wobei der Analogkolben (24) in eine zweite Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben (24) via das Vorspannmittel (35, 43) auf den Ventilteller (17) aufgebracht ist, einen Maximalwert hat.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 9, wobei der Analogkolben (24) bei der Bewegung von der ersten Extremposition zu der zweiten Extremposition in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) zu verschieben ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 10, wobei der Analogkolben (24) in seiner zweiten Extremposition an einem Anschlag (49) der Verfahrstufe (14, 53) anliegt.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Verfahrstufe (14, 53) ein Rückschlagventil (50) mit einer Schließrichtung entgegen der Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) und einen konzentrisch um den Ventilschaft (18) angeordneten Sitzring (51) aufweist, an dem an seiner einen Stirnseite der Tellerventilsitz (21) und an seiner anderen Stirnseite der Rückschlagventilsitz ausgebildet ist, so dass beim geöffneten Tellerventil (16) das Rückschlagventil (50) geschlossen und beim geschlossenen Tellerventil (16) das Rückschlagventil (50) geöffnet ist, wodurch das Rückschlagventil (50) als eine Gegenstufendrossel zur Stufendrossel (15) wirkt.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Vorspannmittel eine Schraubenfeder (43) ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Vorspannmittel eine Gasfeder (35) ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 14, wobei der Vorsprung (23) ringförmig ausgebildet ist und der Analogkolben (24) einen Kolbenschaft (34) aufweist, der durch die Öffnung des Vorsprungs (23) sich erstreckt und an diesem gasdicht anliegt, wobei zwischen dem Analogkolben (24) und dem Vorsprung (23) eine Kammer (31) begrenzt ist, die mit Gas (36) gefüllt ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Analogkolben (24) zwei Kolbenköpfe (29, 30) aufweist, die von dem Kolbenschaft (34) im Anstand zueinander gehalten sind und zwischen denen der Vorsprung (23) angeordnet ist, so dass von den Kolbenköpfen (29, 30) und dem Vorsprung (23) die eine erste Kammer (31) und eine zweite Kammer (32) begrenzt sind, die mit Gas (36) gefüllt ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 16, wobei der Kolbenschaft (34) eine Verbindungsaussparung (33) aufweist, via die, wenn der Analogkolben (24) in einer derartigen Position ist, dass der Vorsprung (23) unmittelbar benachbart zur Verbindungsaussparung (33) angeordnet ist, so dass die beiden Kammern (31, 32) miteinander gasleitend verbunden sind, sich der Gasdruck in den beiden Kammern (31, 32) ausgleicht.
Verfahrstufe für einen hydraulischen Stoßdämpfer (1), der ein mit einem inkompressiblen Dämpferfluid (4) gefülltes Dämpfervolumen (3) aufweist, mit einer ein Tellerventil (16) mit einem Ventilteller (17) aufweisenden Stufendrossel (15), durch die beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in eine der Verfahrrichtungen (7) das Dämpferfluid (4) entgegen der Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) strömt, wodurch von dem Ventilteller (17) eine Stoßdämpferwiderstandskraft erzeugbar ist, wobei die Stufendrossel (15) einen Analogkolben (24) und zum Vorspannen des Ventiltellers (17) in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) ein elastisches Vorspannmittel (35, 43) aufweist, das an dem Analogkolben (24) und an einem Abstützsitz (54) der Verfahrstufe (14, 53) abgestützt ist und der Analogkolben (24) eine Analogkolbendruckfläche (25), die dem Vorspannmittel (35, 43) abgewandt angeordnet ist, und der Ventilteller (17) eine Ventiltellerdruckfläche (20) aufweist, die derjenige Teil der Oberfläche des Ventiltellers (17) ist, der stromauf der Eintrittskante (22) des Tellerventilsitzes (21) angeordnet ist und dass der Ventilteller eine Ventiltellerkolbenfläche (55) aufweist, die der Ventiltellerdruckfläche (20) abgewandt angeordnet ist, wobei die Ventiltellerdruckfläche (20) und die Ventiltellerkolbenfläche (55) und die Analogkolbendruckfläche (25) beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) mit dem aus dem Dämpfervolumen (3) ausgeströmten Dämpferfluid (4) beaufschlagt sind, so dass das Vorspannmittel (35, 43) via den Analogkolben (24) und dem Dämpferfluid (4) über die Ventiltellerkolbenfläche (55) mit dem Tellerventil (16) gekuppelt ist, und in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Ventiltellerkolbenfläche (55) größer ist als die Ventiltellerdruckfläche (20), so dass beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) der Analogkolben (24) sich in Richtung zum Vorspannmittel (35, 43) hin verschiebt und dadurch die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) sich erhöht.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 18, wobei in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Ventiltellerkolbenfläche (55) bis zum Vierfachen größer ist als die Ventiltellerdruckfläche (20).
Verfahrstufe gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) und die Ventiltellerkolbenfläche (55) gleich groß sind.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 18 bis 20, wobei der Analogkolben (24) eine Analogkolbengegenfläche (27) aufweist, die der Analogkolbendruckfläche (25) abgewandt ist und mit dem Dämpferfluid (4) beaufschlagt ist, das beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) den Tellerventilsitz (21) bereits passiert hat.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 21, wobei in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) projiziert die Analogkolbendruckfläche (25) und die Analogkolbengegenfläche (27) gleich groß sind.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das elastische Vorspannmittel (35, 43) zwischen dem Analogkolben (24) und dem Abstützsitz (54) angeordnet ist, so dass das elastische Vorspannmittel (35, 43) von dem Dämpferfluid (4), das beim Verfahren des Stoßdämpfers (1) in die eine Verfahrrichtung (7) den Tellerventilsitz (21) noch nicht passiert hat, räumlich isoliert ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei der Analogkolben (24) in einem Hohlzylinder (56) verschiebbar angeordnet ist und mittels einer Dämpferfluiddichtung (37) dämpferfluiddicht abgedichtet ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei der Analogkolben (24) in eine erste Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Analogkolben (24) via das Dämpferfluid (4) über die Ventiltellerkolbenfläche (55) auf den Ventilteller (17) aufgebracht ist, minimal ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 24 oder 25, wobei der Analogkolben (24) in eine zweite Extremposition bringbar ist, in der die Vorspannkraft, die von dem Vorspannmittel (35, 43) via den Analogkolben (24) und dem Dämpferfluid (4) über die Ventiltellerkolbenfläche (55) auf den Ventilteller (17) aufgebracht ist, einen Maximalwert hat.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 26, wobei die Dämpferfluiddichtung (37) bei der Bewegung des Analogkolbens (24) von der ersten Extremposition zu der zweiten Extremposition eine Reibungskraft erzeugt, die via den Analogkolben (24) und das Dämpferfluid (4) über die Ventiltellerkolbenfläche (55) die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) in Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) erhöht.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei das Tellerventil einen Kolbenstumpf (57) aufweist, an dem außenseitig der Ventilteller (17) und stirnseitig die Ventiltellerkolbenfläche (55) ausgebildet ist und mittels dem der Hohlzylinder (56) auf der Seite der Analogkolbendruckfläche (25) des in ihr angeordneten Analogkolbens (24) verschiebbar begrenzt wird und der Hohlzylinder (56) auf der Seite der Analogkolbengegenfläche (27) innenseitig von dem Abstützsitz (54), an dem das Vorspannmittel (35, 43) abstützt ist, begrenzt wird.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 28, wobei die Verfahrstufe (14, 53) ein Rückschlagventil (50) mit einer Schließrichtung entgegen der Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) und einen konzentrisch um den Kolbenstumpf (57) angeordneten Sitzring (51) aufweist, an dem an seiner einen Stirnseite der Tellerventilsitz (21) und an seiner anderen Stirnseite der Rückschlagventilsitz ausgebildet ist, so dass beim geöffneten Tellerventil (16) das Rückschlagventil (50) geschlossen und beim geschlossenen Tellerventil (16) das Rückschlagventil (50) geöffnet ist, wodurch das Rückschlagventil (50) als eine Gegenstufendrossel zur Stufendrossel (15) wirkt.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 29, wobei das Vorspannmittel eine Schraubenfeder (43) ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 18 bis 30, wobei das Vorspannmittel eine Gasfeder (35) ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 31, wobei der Abstützsitz (54) ringförmig ausgebildet ist und der Analogkolben (24) einen Kolbenschaft (34) aufweist, der durch die Öffnung des Vorsprungs (23) sich erstreckt und an diesem gasdicht anliegt, wobei zwischen dem Analogkolben (24) und dem Abstützsitz (54) eine Kammer (31) begrenzt ist, die mit Gas (36) gefüllt ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 31 oder 32, wobei der Analogkolben (24) zwei Kolbenköpfe (29, 30) aufweist, die von dem Kolbenschaft (34) im Anstand zueinander gehalten sind und zwischen denen der Abstützsitz (54) angeordnet ist, so dass von den Kolbenköpfen (29, 30) und dem Abstützsitz (54) die eine Kammer (31) und eine andere Kammer (32) begrenzt sind, die mit Gas (36) gefüllt ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 33, wobei der Kolbenschaft (34) eine Verbindungsaussparung (33) aufweist, via die, wenn der Analogkolben (24) in einer derartigen Position ist, dass der Abstützsitz (54) unmittelbar benachbart zur Verbindungsaussparung (33) angeordnet ist, so dass die beiden Kammern (31, 32) miteinander gasleitend verbunden sind, sich der Gasdruck in den beiden Kammern (31, 32) ausgleicht.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 17 oder 34, wobei die Position die erste Extremposition ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 35, wobei die Stufendrossel (15) einen Dämpfungsfluidkanal (44) vom Dämpfervolumen (3) zur Analogkolbendruckfläche (25) mit einer Querschnittsverengung (45) aufweist, mit der die Verschiebegeschwindigkeiten des Analogkolbens (24) bezogen auf die Verfahrgeschwindigkeiten des Stoßdämpfers (1) abgestimmt sind.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 36, wobei parallel zur Querschnittsverengung (45) eine Rückströmumgehung (47) mit einem Rückströmventil (46) vorgesehen ist, das derart geschaltet ist, dass, wenn sich durch den Analogkolben (24) via das Vorspannmittel (35, 43) die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) erhöht, das Rückströmventil (46) in seiner Geschlossenstellung und, wenn sich durch den Analogkolben (24) via das Vorspannmittel (35, 43) die Vorspannkraft des Ventiltellers (17) erniedrigt, in seiner Offenstellung ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei die Stufendrossel (15) ein zusätzliches elastisches Vorspannmittel (48) aufweist, mit dem der Ventilteller (17) in die Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) stets vorgespannt ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 16 bis 17 oder 33 bis 35, wobei das Tellerventil (24) einen Zugangskanal (39) aufweist, mit dem mindestens eine der Kammern (31, 32) von außen her zugänglich ist.
Verfahrstufe gemäß Anspruch 39, wobei der Zugangskanal (39) ein Rohrstück (40) aufweist, das senkrecht zur Schließrichtung (19) des Tellerventils (16) angeordnet ist und mit seinem einen Längsende im Tellerventil (16) verschwenkbar und mit seinem anderen Längsende im Gehäuse des Stoßdämpfers (1) verschwenkbar gelagert ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 9 bis 17 und 26 bis 40, wobei in der zweiten Extremposition des Analogkolbens (24) noch so viel Resthub des elastischen Vorspannmittels (35, 43)vorhanden ist, dass der Ventilteller 17 in seine vollständige Offenstellung bringbar ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 9 bis 17 und 26 bis 41, wobei der Hub des Analogkolbens (24) von seiner ersten Extremposition in seine zweite Extremposition größer ist, als der gesamte Ventilhub des Ventiltellers (17).
Verfahrstufe gemäß Anspruch 42, wobei der wobei der Hub des Analogkolbens (24) von seiner ersten Extremposition in seine zweite Extremposition um mindestens das Vierfache größer ist, als der gesamte Ventilhub des Ventiltellers (17).
Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 43, wobei das elastische Vorspannmittel (35, 43) zumindest in einem Bereich des Ventilhubs(x) des Ventiltellers eine Kraft- Weg Kennlinie hat, deren erste Ableitung im wesentlichen Null ist (F' =dF/dx ≈ 0), so dass zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens die Vorspannung des Ventiltellers dabei unabhängig von seinem momentanen Ventilhub ist.
Verfahrstufe gemäß einem der Anspruch 44, wobei der Bereich des Ventilhubs (x) der gesamte Ventilhub des Ventiltellers (17) ist.
Stoßdämpfer mit mindestens einer Verfahrstufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 45.
Stoßdämpfer gemäß Anspruch 46, wobei der Stoßdämpfer zwei der Verfahrstufen aufweist und eine der Verfahrstufen eine Druckstufe (14) und die andere Verfahrstufe eine Zugstufe (53) ist.