DE19533005A1 - Feder-Dämpfer-Einrichtung für ein Fahrrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Feder-Dämpfer-Element ist beispielsweise aus der DE 36 30 757 bekannt geworden, welches als selbstpumpendes hydraulisches Federbein mit innerer Niveauregelung neben einer Dämpfung durch einen Kolben in einem Arbeitszylinder auch eine in einer Kolbenstange integrierte Ölpumpe aufweist, die durch die Federbewegungen ein Gaspolster in einem Hochdruckteil des Federbeins solange komprimiert, bis die Kolbenstange zum Ar­ beitszylinder ein bestimmtes von einem Abriegelkanal defi­ niertes Niveau erreicht. Die Nutzung eines derartigen Feder­ beins als Teleskopgabel beim Fahrrad wäre denkbar, ist aber vom Aufwand her nicht vertretbar. Außerdem bleibt die Dämpfung konstant, wodurch nicht alle Möglichkeiten im Fahrrad ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung abgedeckt werden.

Ferner ist mit der EP 541 891 ein Stoßdämpfer für Fahrräder bekannt geworden, dessen Dämpfungsventil von außerhalb manuell verstellbar ist. Eine an die Rauhigkeit der Fahrbahn angepaßte Dämpfung ist wünschenswert und kommt den Anforderungen, unter denen die vorliegende Erfindung gemacht wurde, nach. Bei stark unterschiedlicher Fahrbahnbeschaffenheit ist jedoch neben der Veränderung der Dämpfung auch die Veränderung der Federrate wünschenswert, wobei es ganz besonders darauf ankommt, daß die Veränderung automatisch erfolgt.

Schließlich sei die DE 94 00 166 erwähnt, wo ein Stoßdämpfer­ mechanismus beschrieben ist, der eine Kombination aus Stoßdämpferfeder mit Gummiringen und Halteblock besteht, wobei die Dämpfung über die Reibung am zylindrischen Gehäuse statt­ findet, das eine Reibauskleidung trägt. Die Abwesenheit von Dämpfungsflüssigkeit vereinfacht das System, bringt aber hin­ sichtlich Dämpfung keine Möglichkeiten der Veränderung mit sich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in Fortent­ wicklung der vorgenannten Dämpfer-Federungs-Systeme eine solches mit automatisch sich auf die Rauhigkeit der Fahrbahn einstellender Dämpfung und Federrate zu entwickeln.

Die Lösung ist im kennzeichnenden Teil das Anspruchs 1 be­ schreiben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eine Ausführungsbei­ spiels mit Zeichnungen einer Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Feder-Dämpfer-Einrichtung als Teil einer Telegabel für Fahrräder mit einem Federelement im Inneren eines Arbeitszylinders im Teil-Längs­ schnitt;

Fig. 2 den Arbeitszylinder mit dem Federelement im Schnitt;

Fig. 3 eine Variante der Feder-Dämpfer-Einrichtung gemäß Fig. 1 ohne Anschluß für eine Dämpfungsflüssigkeit nach außen.

Die in Fig. 1 dargestellte Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder besteht im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder 1, in dem ein Kolben 2 am Ende einer Kolbenstange 3 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der der Kolbenstange 3 gegenüber­ liegenden Seite mit einem Deckel 4 verschlossen und bildet eine abgedichtete und im Volumen variable Kammer durch den Kolben 2, der an seinem Außendurchmesser gegen den Arbeitszy­ linder 1 eine Dichtung 5 trägt. Die mit dem Kolben 2 fest verbundenen Kolbenstange 3 ist mit ihrem dem Kolben 2 gegen­ überliegenden Ende mit der Achse des zu federnden Laufrades des Fahrrades verbunden, wobei eine hier nicht gezeigte Füh­ rung zwischen dem Arbeitszylinder 1 und der Kolbenstange 3 für Stabilität und Koaxialität der beiden Teile sorgt. Der im Ar­ beitszylinder 1 sich zwischen Kolben 2 und Führung ergebende Raum ist mit der Atmosphäre verbunden und somit drucklos. Der Arbeitszylinder 1 ist mit seinem deckelseitigen Ende mit einem Gabelkopf 6 verbunden, der zwei Feder-Dämpfer-Einrichtungen vereinigt und mit der ungefederten Masse des Fahrradrahmens über dessen Steuerkopf verbindet.

Die im Arbeitszylinder 1 zwischen dem Deckel 4 und dem Kol­ ben 2 verfügbar variable Kammer wird deckelseitig von einem Ausgleichsbehälter 7 und daran anschließend von einem Feder­ element 8 ausgefüllt, wobei in der entlasteten Stellung der Feder-Dämpfer-Einrichtung der Deckel 4 mit dem Ausgleichsbe­ hälter 7, der Ausgleichsbehälter 7 mit dem Federelement 8 und das Federelement 8 mit dem Kolben 2 zumeist aneinander liegen.

Der Ausgleichsbehälter 7 kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein und weist einen Ausgleichsraum 9 auf, der zumindest teilweise gasbefüllt ist und über mehrere Durchbrüche 10 mit dem übrigen innerhalb des Arbeitszylinders 1 verfügbaren Freiraum verbunden ist. Der Ausgleichsbehälter 7 enthält dar­ überhinaus in seinen Wandungen noch eine Zuleitung 11, die mit Hohlräumen 12 im Federelement 8 verbunden sind. Eine Dämp­ fungsflüssigkeit wird über die Zuleitung 11 eingefüllt und erreicht so die Hohlräume 12. Ein zweiter mit Dämpfungsflüs­ sigkeit befüllbarer Raum setzt sich aus dem Ausgleichsraum 9 und Dämpfungsbohrungen 13 zusammen, wobei an der Grenze zwi­ schen dem Ausgleichsbehälter 7 und dem Federelement 8 minde­ stens ein Ventil 14 und im Kolben 2 ein Ventilring 15 ange­ ordnet ist. Der Kolben 2 weist mindestens einen Kanal 16 auf, der mit dem zweiten Raum in Verbindung steht und eine Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit in den Dämpfungs­ bohrungen 13 vom Kolben 2 zum Ausgleichsbehälter 7 hin defi­ niert. Gemäß Fig. 3 wird als Variante zur Feder-Dämpfer-Ein­ richtung gemäß Fig. 1 eine Feder-Dämpfer-Einrichtung vorge­ schlagen, die eine Füllung mit Dämpfungsflüssigkeit aber keine Zuleitung nach außen aufweist. Die Variante unterscheidet sich schließlich in der Ausbildung eines zweiten Ausgleichsbehäl­ ters 17, in dessen dem Federelement 8 zugewandten Wandung Verbindungsleitungen 18 angeordnet sind, die mindestens eine Dämpfungsbohrung 13 mit mindestens einem Hohlraum 12 verbin­ det. Die Verbindungsleitung 18 ist mit mindestens einer au­ ßenliegenden Dämpfungsbohrung 13 über eine Überströmbohrung 19 verbunden, die den einzigen Rückströmweg zurück zum Kolben oder zum Ausgleichsraum 9 im zweiten Ausgleichsbehälter 17 darstellt.

Zur Funktion der Feder-Dämpfer-Einrichtung trägt die Materi­ albeschaffenheit des Federelements 8 in entscheidendem Maße bei: Es handelt sich um ein zylindrisches Teil mit koaxial angeordneten Bohrungen aus einem geschäumten zelligem Elastomer, welches durch Gaseinschlüsse ein geringes Gewicht hat und kompressibel ist. Diese Kompressibilität stellt eine Mindestmaß einer Federrate für die Feder-Dämpfer-Einrichtung dar, wobei sich auch ein Minimum an Dämpfung ergibt. Durch Einfedern des Laufrades wird der Kolben 2 gegen das Federele­ ment 8 gepreßt, wodurch sich die Länge des Federelements 8 verkürzt und die Hohlräume 12 und die Dämpfungsbohrungen 13 sich verengen. Füllt man die Hohlräume 12 und die Dämpfungs­ bohrungen 13 mit Dämpfungsflüssigkeit, so wird dort verhin­ dert, daß das Material des Federelements 8 senkrecht zur Fe­ derrichtung ausweichen kann. Das Ergebnis ist eine Verhärtung der Dämpfung und eine Erhöhung der Federrate. Erhöht sich zu­ dem noch der Druck der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb des Sy­ stems, so wird die Dämpfung weiter verhärtet und die Federrate weiter erhöht. Zudem ist in diesem Fall mit einer Niveauerhö­ hung der Feder-Dämpfer-Einrichtung zu rechnen. Die Erhöhung des Druckes der Dämpfungsflüssigkeit ist von außen steuerbar und läßt sich durch Einleiten einer Zusatzmenge Dämpferflüs­ sigkeit und/oder durch eine Kompressionseinrichtung von au­ ßerhalb bewerkstelligen, wobei sich die Gaskomponente in der Feder-Dämpfer-Einrichtung verkleinert und sich die mit Dämp­ fungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsbohrungen 13 und die Hohlräume 12 erweitern, wodurch das Federelement quer zur Fe­ derrichtung verdichtet wird und dadurch die Dämpfung verhär­ tet, und die Federrate erhöht wird. Zudem tritt eine gering­ fügige Niveauerhöhung ein.

Wird die Feder-Dämpfer-Einrichtung gemäß Fig. 3 einer hoch­ frequenten und/oder längerhubigen Federbewegung ausgesetzt, so findet eine erhöhte Pumptätigkeit innerhalb der zentral im Federelement gelegenen Dämpfungsbohrungen 13 statt, wodurch die Dämpfungsflüssigkeit nach dem Ventil 14 über eine Verbin­ dungsleitung 18 in die Hohlräume 12 gepreßt wird. Über den Kanal 16 wird aus den am Umfang liegenden Dämpfungsboh­ rungen 13 Dämpfungsflüssigkeit angesaugt und über den Ventil­ ring 15 an die zentralen Dämpfungsbohrungen 13 weitergeleitet. Die als Drossel wirkende Überströmbohrung 19 bewirkt, daß die Dämpfungsflüssigkeit aus den am Umfang liegenden Dämpfungs­ bohrungen 13 und aus dem Ausgleichsraum abgezogen und vermehrt innerhalb des Federelements 8 angesammelt wird. Die Hohlräu­ me 12 und Dämpfungsbohrungen 13 erweitern sich, was auf Kosten des Volumens,des Federelements 8 geht, wodurch sich die Dämp­ fung verhärtet, die Federrate erhöht und zudem das Niveau vergrößert.

Claims (8)

1. Feder-Dämpfer-Einrichtung für ein Fahrrad, insbesondere für Vorderrad-Teleskopgabeln, umfassend mindestens einen Arbeitszylinder (1) mit einem Deckel (4), einem Kol­ ben (2) mit einer Dichtung (5) und einem Ventilring (15), ein elastisches Federelement (7), eine Kolbenstange (3) als Verbindung des Kolbens (2) mit der Achse eines zu federnden Laufrades des Fahrrades, eine Befüllung mit einer Dämpfungsflüssigkeit sowie ein am oberen Ende des Arbeitszylinders angeordneten gasbefüllten Ausgleichs­ raum (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Federele­ ment (8) koaxial zum Arbeitszylinder (1), verlaufende Hohlräume (12) sowie parallel zu diesen verlaufende Dämpfungsbohrungen (13) aufweist, die zumindest teilweise mit einer Dämpfungsflüssigkeit befüllbar sind.

2. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine abhängig von der zunehmenden Fe­ derbewegung der Feder-Dämpfer-Einrichtung erzeugte Pump­ bewegung eine Verengung und Erweiterung der Hohlräu­ me (12) und Dämpfungsbohrungen (13) derart erzeugt, daß sich die Dämpfung verhärtet und die Federrate erhöht.

3. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Kreislauf der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb der Dämpfungsbohrungen über ein Ventil (14) und den Ventilring (15) über den Ausgleichsraum (9) statt­ findet und die so erreichte Dämpfung und Federrate von außerhalb durch Druck über die Zuleitung (11) erhöhbar ist.

4. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Kreislauf der Dämpfungsflüssig­ keit sowohl die Dämpfungsbohrungen (13) als auch die Hohlräume (12) einbezogen sind und eine Überströmboh­ rung (19) derart angebracht ist, daß mindestens eine Dämpfungsbohrung (13) in der Nähe des Arbeitszylin­ ders (1) als Rücklauf dient.

5. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Überströmbohrung (19) als Drossel wirkt und für die Erhöhung des Druckes in den Dämpfungs­ bohrungen (13) und den Hohlräumen (12) für die Verhärtung der Dämpfung und die Erhöhung der Federrate sorgt.

6. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federelement (8) aus geschäumten zelligem Elastomer besteht, welches durch seine Kompres­ sibilität federt und dämpft.

7. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federelement (8) aus homogenem, nicht zelligem gummielastischem Kunststoff besteht.

8. Feder-Dämpfer-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Innere des Arbeitszylinders (1) mit einer Druckquelle über eine Zuleitung (11) verbunden ist, wobei der Druck manuell veränderbar ist.