DE10251212B4 - shock absorber - Google Patents
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Abstract
Stoßdämpfer (1), insbesondere für Fahrräder, mit einem ersten Zylinder (2a), der eine mit einem Dämpfungsmittel gefüllte Fluid-Kammer (3a) aufweist, die durch einen axial verschiebbar gelagerten Trennkolben (5a) begrenzt ist, wobei der Trennkolben (5a) mit einer nach außen führenden Kolbenstange (6) zur Aufnahme der abzudämpfenden oder abzufedernden Stöße verbunden ist, und mit einem zweiten Zylinder (2b), der eine mit Übertragungsmedium gefüllte Fluid-Kammer (3b) und eine luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer (4b) aufweist, wobei die Fluid-Kammern (3a, 3b) des ersten und des zweiten Zylinders (2a, 2b) über einen Verbindungskanal (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Trennkolben (5a) des ersten Zylinders (2a) eine Negativfeder einwirkt, die als luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer ausgestaltet ist und die der durch die Gasdruck-Kammer (4b) des zweiten Zylinders erzeugten Vorspannung entgegenwirkt, wobei der Trennkolben (5a) des ersten Zylinders (2a) dessen Fluid-Kammer (3a) von der als Negativfeder wirkenden Gasdruckkammer (4a) trennt.Shock absorbers (1), especially for bicycles, with a first cylinder (2a) containing a fluid chamber filled with a damping agent (3a), which by an axially displaceably mounted separating piston (5a) is limited, wherein the separating piston (5a) with an outwardly leading Piston rod (6) for receiving the attenuated or cushioning Shocks is connected, and with a second cylinder (2b), the one with transmission medium filled Fluid chamber (3b) and an air or gas-filled gas pressure chamber (4b), the fluid chambers (3a, 3b) of the first and the second cylinder (2a, 2b) via a Connecting channel (7) are interconnected, characterized on the separating piston (5a) of the first cylinder (2a) a negative spring acts, designed as an air- or gas-filled gas pressure chamber is and by the gas pressure chamber (4b) of the second cylinder counteracts generated bias, wherein the separating piston (5a) of the first cylinder (2a) whose fluid chamber (3a) of the as a negative spring acting gas pressure chamber (4a) separates.
Description
Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, insbesondere für Fahrräder, mit einem ersten Zylinder, der eine mit einem Dämpfungsmittel gefüllte Fluid-Kammer aufweist, die durch einen axial verschiebbar gelagerten Trennkolben begrenzt ist, wobei der Trennkolben mit einer nach außen führenden Kolbenstange zur Aufnahme der abzudämpfenden oder abzufedernden Stöße verbunden ist, und mit einem zweiten Zylinder, der eine mit Übertragungsmedium gefüllte Fluid-Kammer und eine luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer aufweist, wobei die Fluid-Kammern des ersten und des zweiten Zylinders über einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind.The The invention relates to a shock absorber, in particular for bicycles, with a first cylinder containing a fluid chamber filled with a damping agent having, by an axially displaceably mounted separating piston is limited, wherein the separating piston with an outward leading Piston rod for receiving the absorbed or mitigated Connected shocks and a second cylinder, which is a fluid chamber filled with transfer medium and an air or gas filled gas pressure chamber wherein the fluid chambers of the first and the second cylinder via a Connecting channel are interconnected.
Ein
Stoßdämpfer der
eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
Nachteilig
bei dem Stoßdämpfer gemäß der
Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen verbesserten Dämpfungs-Kennlinienverlauf aufweist, und der zudem einfach herzustellen ist und/oder der eine geringe Baugröße aufweist.It Therefore, in particular the task of a shock absorber of to provide the aforementioned type, the improved damping characteristic curve and that is also easy to manufacture and / or one has small size.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Stoßdämpfer der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, dass auf den Trennkolben des ersten Zylinders eine Negativfeder einwirkt, die als luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer ausgestaltet ist und die der durch die Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders erzeugten Vorspannung entgegenwirkt, wobei der Trennkolben des ersten Zylinders dessen Fluid-Kammer von der als Negativfeder wirkenden Gasdruckkammer trennt.The inventive solution this Task is the shock absorber of mentioned in the beginning Kind in particular in that on the separating piston of the first cylinder a negative spring acts, which is designed as an air- or gas-filled gas pressure chamber is and that through the gas pressure chamber of the second cylinder counteracts generated bias, wherein the separating piston of the first Cylinder whose fluid chamber of acting as a negative spring Gas pressure chamber separates.
Bei dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer wirkt auf den Trennkolben des ersten Zylinders eine Negativfeder ein, die der durch die Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders erzeugten Vorspannung entgegenwirkt. Ist die Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders beispielsweise als Positivfeder ausgebildet, die den Stoßdämpfer härter machen soll, wirkt die Negativfeder des ersten Zylinders der durch diese Positivfeder bewirkten Vorspannung entgegen. Dies hat einen weitgehend linearen Dämpfungskennlinienverlauf zur Folge, was das Dämpfungsverhalten des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers und somit auch die Fahreigenschaften insbesondere eines Fahrrades erheblich verbessert.at the shock absorber according to the invention acts on the separating piston of the first cylinder a negative spring, those generated by the gas pressure chamber of the second cylinder Counteracts preload. Is the gas pressure chamber of the second cylinder For example, designed as a positive spring that make the shock harder should, the negative spring of the first cylinder by the positive spring acts counteracted bias. This has a largely linear Damping characteristic curve As a consequence, what the damping behavior of Shock absorber according to the invention and thus the driving characteristics of a particular bike considerably improved.
Um das Dämpfungs- und Federverhalten des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers bei Bedarf verändern und anpassen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Gasdruck in der Gasdruck-Kammer des ersten und/oder des zweiten Zylinders einstellbar ist. Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, dass jeder der Gasdruck-Kammern jeweils ein nach außen führendes Ventil zugeordnet ist.Around the damping and change spring behavior of the shock absorber according to the invention as needed and to be able to adapt it is advantageous if the gas pressure in the gas pressure chamber of the first and / or the second cylinder is adjustable. One sees preferred embodiment according to the invention before each of the gas pressure chambers each having an outward-leading valve assigned.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers sieht vor, dass zwischen der Fluid-Kammer und der Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders eine elastisch verformbare Membran als Trennelement vorgesehen ist. Die Membran bildet die Trennlinie zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders. Wenn bei in den ersten Zylinder einfahrender Kolbenstange Übertragungsmedium in den zweiten Zylinder verdrängt wird, wird die Membran verformt, so dass sich der Volumenanteil der Gasdruck-Kammer am Gesamt-Innenvolumen des zweiten Zylinders zugunsten der Fluid-Kammer reduziert.A embodiment sees the shock absorber according to the invention that between the fluid chamber and the gas pressure chamber of the second cylinder an elastically deformable membrane as a separator is provided. The membrane forms the dividing line between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder. If in the first Cylinder retracting piston rod transmission medium in the second Cylinder displaced is, the membrane is deformed, so that the volume fraction the gas pressure chamber on the total inner volume of the second cylinder reduced in favor of the fluid chamber.
Die Membran hat gegenüber einem Stoßdämpfer mit Trennkolben insbesondere den Vorteil, dass die Anforderungen an die Oberflächengüte der Innenseiten des zweiten Zylinders geringer sind, da keine Trennkolben beweglich und zugleich dichtend geführt werden müssen. Die Herstellung ist somit vereinfacht. Zudem weist eine Membran ein geringeres Gewicht als ein Trennkolben auf, so dass das Gesamtgewicht eines Stoßdämpfers reduziert werden kann, was insbesondere im Fahrradbau wünschenswert ist.In particular, the diaphragm has the advantage over a shock absorber with separating piston that the requirements for the surface quality of the inner sides of the second cylinder are lower, since no separating pistons have to be guided movably and at the same time sealingly. The production is thus simplified. In addition, a membrane has a lower weight than a separating piston, so that the total weight of a shock absorber can be reduced, which is particularly desirable in bicycle construction.
Die Membran kann beispielsweise als Flachteil ausgebildet und etwa in der Mitte, bezogen auf die Axialrichtung, des zweiten Zylinders angeordnet sein.The Membrane may for example be formed as a flat part and about in the center, with respect to the axial direction, of the second cylinder be arranged.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Membran blasen- oder halbkugelartig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine größere Membran-Oberfläche, die als Druckfläche wirkt und den Druck des Übertragungsmediums beziehungsweise den Gegendruck der Gasdruck-Kammer aufnimmt. Insbesondere wird auch erreicht, dass sich das zwischen der Membran und der Zylinder-Wandung eingeschlossene Gasvolumen in weiten Grenzen durch Verformung der Membran bei Druckeinwirkung von der Fluid-Seite verändern lässt. Dies verbessert das Dämpfungs- beziehungsweise Federungs-Verhalten des Stoßdämpfers, dem gegebenenfalls ein sich auf das Dämpfungs- beziehungsweise Federungsverhalten besonders günstig auswirkender linearer Kennlinienverlauf zugeordnet werden kann. Zudem kann der die Membran aufnehmende zweite Zylinder schlanker als herkömmliche Zylinder ausgebildet sein. Durch die somit geringere Baugröße des Stoßdämpfers kann dieser besser in Systeme mit geringem Platzangebot, beispielsweise an oder in Fahrrad-Rahmen, integriert werden.Especially However, it is advantageous if the membrane bubble or hemispherical is trained. This results in a larger membrane surface, the as printing surface acts and the pressure of the transmission medium or receives the back pressure of the gas pressure chamber. Especially is also achieved that enclosed between the membrane and the cylinder wall Gas volume within wide limits by deformation of the membrane under pressure change from the fluid side leaves. This improves the damping or suspension behavior of the shock absorber, if necessary referring to the damping or suspension behavior particularly favorable effect linear Characteristic curve can be assigned. In addition, the membrane receiving second cylinder to be slimmer than conventional cylinder. Due to the thus smaller size of the shock absorber this better in systems with limited space, for example on or in bicycle frames.
Dabei ist es zudem zweckmäßig, wenn die blasen- oder halbkugelartig ausgebildete Membran an der dem Verbindungskanal abgewandten Seite der Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders befestigt und mit ihrem Wölbungsbereich zum Verbindungskanal ausgerichtet ist. In den Zylinder einströmendes Übertragungsmedium trifft dabei auf den Wölbungsbereich der Membran, der die dabei auftretenden Kräfte besonders gut aufnehmen kann.there it is also appropriate if the bubble or hemispherical membrane formed on the Connection channel facing away from the gas pressure chamber of the second Cylinder attached and with its bulge area to the connecting channel is aligned. In the cylinder inflowing transmission medium meets on the vault area the membrane, which absorb the forces occurring particularly well can.
Die Membran kann prinzipiell beliebig geformt sein, beispielsweise auch als Faltbalg ausgebildet sein, bei dem eine große Volumen-Änderung möglich ist.The In principle, the membrane can be shaped as desired, for example also be designed as bellows, in which a large volume change is possible.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, für die eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass die Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders durch einen direkten Fluid-Gas-Übergang gebildet ist, und dass die Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders in Gebrauchslage des Stoßdämpfers oberhalb der Fluid-Kammer angeordnet ist.A Embodiment of the shock absorber according to the invention, for the independent Protection is claimed, provides that the separation point between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder formed by a direct fluid-gas transition is, and that the gas pressure chamber of the second cylinder in the use position the shock absorber above the fluid chamber is arranged.
Der zweite Zylinder in Gebrauchslage des Stoßdämpfers im Idealerweise ist der zweite Zylinder dabei im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist.Of the second cylinder in the position of use of the shock absorber is ideally the second cylinder thereby aligned substantially vertically is.
Bedingt durch die Schwerkraft findet dabei selbsttätig eine Trennung von Gas und dem schwereren Übertragungsmedium statt. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Konstruktion vereinfacht, da keine besonderen Anforderungen an die Oberflächengüte der Zylinder-Innenseiten bestehen. Zudem ergeben sich ebenfalls Gewichtsvorteile.conditioned Gravity automatically finds a separation of gas and the heavier transmission medium instead of. Also in this embodiment the construction is simplified because no special requirements to the surface quality of the cylinder insides consist. In addition, there are also weight advantages.
Beim Verfahren der Kolbenstange in Richtung zur Mündungsöffnung des Verbindungskanals der Fluid-Kammer wird Übertragungsmedium durch den Verbindungskanal in die Fluid-Kammer des zweiten Zylinders verdrängt. Da zwischen der Fluid-Kammer und der Gasdruck-Kammer keine mechanische Abtrennung vorhanden ist, kann unter ungünstigen Voraussetzungen das Übertragungsmedium dabei in die Gasdruck-Kammer aufsprudeln, so dass sich in einem Teilbereich des Zylinders ein Übertragungsmedium-Gas-Gemisch bildet, was insbesondere beim anschließenden Rückstellen der Kolbenstange in der Zugstufe zu ungewünschten und unkontrollierten Schwankungen im Dämpfverhalten des Stoßdämpfers führen kann, wenn sich das Übertragungsmedium noch nicht wieder vollständig im unteren Bereich des Zylinders gesammelt hat.At the Method of the piston rod in the direction of the mouth opening of the connecting channel of the Fluid chamber becomes transmission medium through the connecting channel into the fluid chamber of the second cylinder repressed. As between the fluid chamber and the gas pressure chamber no mechanical separation is present, may be unfavorable conditions the transmission medium while in the gas pressure chamber bubble up, so that in a Part of the cylinder a transmission medium-gas mixture forms, which in particular during the subsequent return of the piston rod in the rebound to unwanted and may cause uncontrolled variations in the damping behavior of the shock absorber, if the transmission medium not yet complete again collected in the lower part of the cylinder.
Um ein solches aufsprudeln des Übertragungsmediums zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn im Übergangsbereich zwischen der luft- oder gasgefüllten Gasdruck-Kammer und der mit Übertragungsmedium gefüllten Fluid-Kammer des zweiten Zylinders ein insbesondere kugelförmiger Schwimm-Körper vorgesehen ist. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Übertragungsmedium und dem Gas in der Gasdruck-Kammer minimiert, ein unkontrolliertes Aufsprudeln des Übertragungsmediums und somit eine Vermischung von Übertragungsmedium und Gas weitgehend vermieden, so dass keine undefinierten Federungs-Eigenschaften auftreten können. Da der Schwimm-Körper frei auf dem Übertragungsmittel schwimmt, sind keine besonderen konstruktiven Eigenschaften sowohl für den Schwimm-Körper als auch für die Zylinder-Innenwand nötig. Da der Schwimm-Körper insbesondere eine Hohlkugel sein kann, weist dieser ein geringes Gewicht auf, so dass das Gesamtgewicht des Stoßdämpfers durch den Schwimm-Körper nur geringfügig erhöht wird.Around such a bubbling of the transmission medium To prevent, it is expedient if in the transition area between the air or gas filled Gas pressure chamber and the with transmission medium filled Fluid chamber of the second cylinder, in particular a spherical floating body provided is. This will be the contact surface between transmission medium and minimizes the gas in the gas pressure chamber, an uncontrolled Bubbling of the transmission medium and thus a mixing of transmission medium and gas largely avoided, so no undefined suspension properties may occur. Because the swimming body free on the transmission medium Floats are not special constructive features for the swimming body as also for the cylinder inner wall necessary. Because the swimming body in particular may be a hollow ball, this has a low weight on, so that the total weight of the shock absorber by the floating body only slight elevated becomes.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, für die ebenfalls eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass die Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders durch einen die luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer und die mit Übertragungsmedium gefüllte Fluid-Kammer voneinander trennenden, axial verschiebbar gelagerten Trennkolben gebildet ist.A further embodiment of the shock absorber according to the invention, for the also independent protection is claimed that provides the separation between fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder through an air- or gas-filled gas pressure chamber and those with transmission medium filled Fluid chamber separating from each other, axially displaceably mounted separating piston is formed.
Dabei kann die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders im wesentlichen gleich groß sein wie die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders, wodurch die Herstellung des Stoßdämpfers vereinfacht werden kann, indem beispielsweise ein gemeinsames Zylinderrohr für den ersten und den zweiten Zylinder verwendet wird.there can the printing area at the separation point between fluid chamber and gas pressure chamber of the second Cylinder should be essentially the same size as the one through the piston formed printing surface of the first cylinder, thereby simplifying the manufacture of the shock absorber can be, for example, by a common cylinder tube for the first and the second cylinder is used.
Alternativ kann die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders größer, insbesondere wenigstens 10% größer sein als die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders.alternative can the printing area at the interface between fluid chamber and gas pressure chamber of second cylinder larger, in particular be at least 10% larger as the pressure surface of the first cylinder formed by the piston.
Durch die vergrößerte Druckfläche kann der zweite Zylinder in axialer Richtung verkürzt werden, um ein bestimmtes Fluid-Volumen aufnehmen zu können, so dass die Baugröße des Stoßdämpfers in Längsrichtung reduziert werden kann.By the enlarged printing surface can the second cylinder can be shortened in the axial direction to a specific one Be able to absorb fluid volume, so that the size of the shock absorber in the longitudinal direction can be reduced.
Andererseits ist es möglich, dass die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders kleiner ist als die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders, insbesondere wenigstens 10% kleiner ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die beiden Zylinder nebeneinander angeordnet sind, so dass durch den reduzierten Durchmesser des zweiten Zylinders die Baugröße des gesamten Stoßdämpfers reduziert ist.on the other hand Is it possible, that the printing surface at the interface between fluid chamber and gas pressure chamber of second cylinder is smaller than that formed by the piston Printing surface of the first cylinder, in particular at least 10% smaller. This is particularly advantageous if the two cylinders next to each other are arranged so that by the reduced diameter of the second Cylinder reduces the size of the entire shock absorber is.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kolben des ersten Zylinders einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und wenn der Durchmesser des Kolbens größer als 36mm ist, insbesondere 38mm bis 48mm beträgt. Dadurch ergeben sich besonders günstige Druckverteilungen im Stoßdämpfer, wobei eine gegenüber vorbekannten Stoßdämpfern wesentlich linearere Kraft-Weg-Kennlinie über den Gesamt-Hub einstellbar ist.It is advantageous if the piston of the first cylinder has a circular cross-section and if the diameter of the piston is greater than 36mm, in particular 38mm to 48mm. Thereby arise especially favorable Pressure distributions in the shock absorber, wherein one opposite to previously known Shock absorbers essential linear force-displacement characteristic over the total stroke is adjustable.
Es sei erwähnt, dass mit dem Begriff Stoßdämpfer hier nicht nur ein Stoßdämpfer im engeren fachmännischen Sinne gemeint ist. Es sind also beispielsweise nicht nur Stoßdämpfer, wie sie für die Hinterradfederung eines Fahrrades verwendet werden, gemeint, sondern beispielsweise und insbesondere auch in Federgabeln integrierte Stoßdämpfer oder Teleskop-Federgabeln zur Vorderrad-Federung am Fahrrad. Ebenso beschränkt sich die Begriffsdefinition nicht auf reine Dämpfungs-Elemente, sondern schließt Elemente mit kombiniertem Dämpfungs- und Federungsverhalten mit ein.It be mentioned that with the term shock absorbers here not just a shock absorber in the closer expert Meaning is meant. So it's not just shock absorbers, for example she for the rear suspension of a bicycle used to be meant but for example, and especially in suspension forks integrated Shock absorber or Telescopic suspension forks for front suspension on the bike. Likewise limited the definition of terms does not refer to pure damping elements, but excludes elements with combined damping and suspension behavior with a.
Ebenfalls beschränkt sich die Bezeichnung Zylinder hier nicht auf Zylinder im engeren fachmännischen Sinne. Es sind vielmehr in einen Trägerkörper eingebrachte Ausnehmungen jedwelcher Art gemeint, die verschiedenartige Querschnittsprofilierungen, beispielsweise kreisförmige, elliptische oder rechteckige, aufweisen können. Die Zylinder können beispielsweise durch Bohrungen in einen Korpus eingebracht sein. Ebenso können die einzelnen Zylinder in einem gemeinsamen Korpus angeordnet und untergebracht sein.Also limited The term cylinder here is not on cylinders in the narrower expert Sense. Rather, they are recesses introduced into a carrier body of any kind, the various cross-sectional profiles, for example, circular, elliptical or rectangular, may have. For example, the cylinders can be introduced through holes in a body. Likewise, the single cylinder arranged in a common body and housed be.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen.Further Embodiments of the shock absorber according to the invention will be apparent from the dependent claims and the drawings described below.
Es zeigt:It shows:
An
den äußeren Endbereichen
weist der Stoßdämpfer
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Membran
Die
Membran
Die
Membran
Wie
in
Bei
dem Stoßdämpfer
Durch diese Anordnung kann auf konstruktiv einfache Weise ein "Pull-Shock"-Stoßdämpfer realisiert werden, der zudem sehr kompakt mit geringer Baugröße ausgebildet sein kann, was insbesondere im Fahrradbau vorteilhaft ist.By This arrangement can be realized in a structurally simple manner, a "pull-shock" shock absorber be formed, which also very compact with a small size can be, which is particularly advantageous in bicycle construction.
Bei
dem Stoßdämpfer
Auch
bei dieser Ausführungsform
ist die Konstruktion vereinfacht, da keine besonderen Anforderungen
an die Oberflächengüte der Zylinder-Innenseiten
des zweiten Zylinders
Beim
Ausfahren der Kolbenstange
Um
ein solches aufsprudeln des Übertragungsmediums
zu verhindern, kann in dem zweiten Zylinder
In
jeder der gezeigten Ausführungsformen kann
jeweils in dem ersten Zylinder
Auch
Stoßdämpfer
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