DE19706562A1 - Hydraulischer Stoßdämpfer, insbesondere für Radaufhängungen an Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer, ins­ besondere für Radaufhängungen an Fahrrädern, mit einem in einem Zylinder geführten Kolben, wobei der Zylinder über eine in beiden Richtungen wirkende, kolbenwegabhängige Dämpfungseinrichtung mit einem Ausgleichsbehälter verbunden ist und der Zylinder und mindestens teilweise der Aus­ gleichsbehälter mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind.

Höherwertige Fahrräder werden in den letzten Jahren zuneh­ mend mit hydraulisch gedämpften Stoßdämpfern ausgestattet, die einerseits den Fahrkomfort wesentlich erhöhen und mit denen andererseits neue Verwendungsgebiete für jedermann im Bereich des Querfeldein- und des Downhill-Fahrens erschlos­ sen werden.

Der nutzbaren Federweg beträgt dabei inzwischen teilweise weit über 100 mm. Dies ist ein Bereich, in dem falsch abge­ stimmte Stoßdämpfer entweder das Potential des Federungssy­ stems bezüglich Komfort nicht nutzen oder das Fahrrad bei extremer Unterdämpfung unbeherrschbar machen.

Im Kraftfahrzeugbereich, wo Federwege dieser Dimension nichts Neues sind, versucht man dem Wunsch nach besserer Abstimmbarkeit durch aufwendige, aktiv geregelte Systeme gerecht zu werden. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, an eine Stromversorgung gebunden zu sein. Für die Anwendung an Fahrrädern kommen dagegen nur rein mechanische Systeme in Frage.

Mit der WO 95/25 232 ist bereits ein hydraulischer Stoßdämp­ fer bekannt, der mit einer Luftfeder zusammenwirkt. In einem mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinder bewegt sich ein hohl ausgebildeter Tauchkolben, der mit einer mit­ tigen Durchbrechung versehen ist und der den Zylinder in zwei Kammern teilt.

In die Durchbrechung ragt ein Stift, der so geformt ist, daß er in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens die Durch­ laßöffnung für die Hydraulikflüssigkeit mehr oder weniger verengt. In Abhängigkeit von der Auslenkung des Kolbens wird auf diese Weise eine wegabhängige Dämpfung realisiert. Der Stift ist so geformt, daß sich in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens, ausgehend von einer Mittelstellung, eine mög­ lichst gleichartige, wegabhängige Charakteristik ergibt.

Die erforderliche Nullstellung des Kolbens bei einer bestimmten Belastung ist durch Einstellung des Druckes in der Gasfeder möglich, die sich - durch einen Freikolben von der Hydraulikflüssigkeit getrennt - am Ende des hohlen Kol­ bens befindet. Die Dämpfung ist mit dieser Lösung, bezogen auf die Bedingungen bei Fahrrädern, jedoch noch unzurei­ chend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrauli­ schen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art mit verbesser­ ter Dämpfung anzugeben, der unter anderem auch für die Anwendung bei Fahrrädern gut geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dämpfungseinrichtung zwei bei Zug und Druck unabhängig von­ einander wirkende, kolbenwegabhängige Drosseleinrichtungen aufweist, die über jeweils ein Richtungsventil in gegenläu­ figer Richtung mit dem Ausgleichsbehälter verbunden sind.

Durch die Trennung von Zug- und Druckstufe erfolgt die Dämp­ fung in beiden Richtungen unabhängig voneinander, während in bekannten Systemen nach einem Ausschlag in einer Richtung nach der Richtungsumkehr die gleiche Dämpfungskennlinie, nur in der entgegengesetzten Richtung, durchfahren wird. Die erfindungsgemäße Lösung eröffnet darüberhinaus die Möglich­ keit, daß die Kennlinien für Zug und Druck unterschiedlich eingestellt werden.

In erfindungsgemäß bevorzugter Weise ist die Drosseleinrich­ tung jeweils ein mit dem Kolben zusammenwirkender, in eine mit dem Ausgleichsbehälter verbundene Kammer hineinbewegba­ rer, den Strömungsquerschnitt einer Öffnung der Kammer in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens verändernder Form­ stift.

Die Form der Formstifte kann in Zug- und Druckrichtung unterschiedlich gewählt werden, so daß sich für Zug und Druck auch unterschiedliche Dämpfungskennlinien ergeben. Die Formstifte können mit dem Kolben verbunden sein, wobei sich die oben angesprochenen Kammern dann innerhalb des Zylinders befinden, sie können auch mit dem Kopf des Zylinders verbun­ den sein, wobei die Kammern dann Teil des Kolbens sind.

Bevorzugt arbeitet die Einrichtung mit einem Gaspolster, das sich in dem Ausgleichsbehälter befindet.

Um die Formstifte ohne Demontage des Zylinders bzw. des Kol­ bens jederzeit auswechseln zu können, kann der Zylinder in axialer Verlängerung der Formstifte mit Ver­ schlußeinrichtungen, z. B. Verschlußschrauben oder verklemm­ baren Verschlußkörpern, versehen sein, so daß die Formstifte nach Entfernen der Verschlußeinrichtungen zugänglich sind oder mit der Verschlußeinrichtung ein zusammenhängendes Teil bilden.

In erfindungsgemäß bevorzugter Weise kann weiterhin vorgese­ hen sein, daß zwischen den Drosseleinrichtungen und dem Aus­ gleichsbehälter zusätzlich mindestens eine weitere einstell­ bare Drossel angeordnet ist, so daß in gewissen Grenzen die Dämpfungskennlinie um einen festen Betrag verschoben werden kann. Dies macht Formstifte mit speziell gleicher Form, jedoch unterschiedlicher Größe, überflüssig. Die wei­ tere Drossel kann durch eine Stellschraube realisiert sein, die einen zum Ausgleichsbehälter führenden Kanal teilweise verschließt. Die Stellschraube kann dabei gleichzeitig die Funktion der oben bereits erwähnten Verschlußschraube über­ nehmen.

Um eine platzsparende Anordnung zu realisieren, können in dem Fall, daß die Formstifte mit dem Kolben verbunden sind, erfindungsgemäß die Richtungsventile in achsparallel zu den Kammern angeordneten Ventilkammern untergebracht sein. Diese sind dann an einem Ende jeweils über einen orthogonal zur Kammerachse verlaufenden Verbindungskanal mit einer Kammer und an dem anderen Ende miteinander und mit dem Ausgleichs­ behälter verbunden.

Um einen individuellen Aufbau der Formstifte zu ermöglichen, ohne daß eine große Anzahl unterschiedlicher Formstifte bereitgehalten werden muß, können die Formstifte auch erfin­ dungsgemäß aus einem Zylinderstift und darauf aufgestapelten Scheiben verschiedenen Durchmessers bestehen. Die Formstifte können dann von dem Benutzer individuell aufgebaut werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnun­ gen zeigen

Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers im Schnitt,

Fig. 2 eine weitere Prinzipdarstellung in der die Zugäng­ lichkeit der Formstifte von außen angedeutet ist,

Fig. 3 die Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form im Schnitt und entlang einer Schnittlinie A- A,

Fig. 4-6 eine konkrete Ausführungsform in drei Schnittdar­ stellungen und

Fig. 7 eine Darstellung für die Möglichkeit eines indivi­ duellen Aufbaus der Formstifte.

Die Prinzipdarstellung der Erfindung nach Fig. 1 zeigt einen ölgefüllten Zylinder 1, in dem sich ein Tauchkolben 2 bewe­ gen kann. Auf dem Tauchkolben 2 sind außermittig und symme­ trisch zwei in axiale Richtung weisende Stifte 3 und 4 befe­ stigt, deren Kontur verschieden sein kann und hier nicht mitgezeichnet ist. Die Stifte 3 und 4 haben die Länge eines Federweges und tauchen in Bohrungen 5, 6 ein, die einen Zylinderraum 1 mit zwei separaten Kammern 8, 9 verbinden. Mit den Bohrungen 5, 6 werden die Stifte 3, 4 quasi "abgeta­ stet". Im einfachsten Fall sind die Stifte 3, 4 konisch aus­ geführt. Am Ende der Kammern 8, 9 liegen nun zwei Ölströme an, die jeweils eine der wegabhängigen Drosseln, bestehend aus Bohrung 5 und Stift 3 oder Bohrung 6 und Stift 4, pas­ siert haben. Über zwei gegeneinander gerichtete Rückschlag­ ventile 10, 11 werden diese beiden Ölströme einem Aus­ gleichsbehälter 12 zugeführt. Jeder Formstift 3, 4 beein­ flußt so nur die Druckstufendämpfung oder die Zugstufendämp­ fung.

Greift man die Ölströme an den Kammern 8, 9 von der Seite ab, wie Fig. 2 zeigt, so können die Kammern 8, 9 jeweils mit einer Verschlußschraube 13, 14 verschlossen werden, so daß die Formstifte 3, 4 nach Entfernen der Schrauben 13, 14 von außen zugänglich und auswechselbar sind. Die Formstifte 3, 4 sind zu diesem Zweck mit dem Tauchkolben 2 durch Verschrau­ bung verbunden.

Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der die Formstifte 3, 4 nicht an den Tauchkolben 2, sondern am Kopf des Zylinders 1 angebracht sind. Der Tauchkolben 2 ist hohl ausgebildet und weist zwei Kammern 15, 16 auf, die die gleiche Funktion wie die Kammern 8, 9 in den Fig. 1 und 2 erfüllen. Sie werden von zwei federbelasteten Rückschlagventilen 17, 18 abge­ schlossen. Über eine Sammelkammer 19 erfolgt die Verbindung zum Ausgleichsbehälter 12. Angedeutet ist die Form der Form­ stifte 3, 4, die für die Zug- und Druckstufe verschieden ausgebildet sind und somit verschiedene Kennlinien bewirken.

Verschlossen ist der Zylinder 1 in diesem Fall nicht mit Verschlußschrauben wie im Beispiel nach Fig. 2, sondern mit zylinderförmigen Verschlußkörpern 32, die mit Ringdichtungen 33 abgedichtet und Sicherungsstiften 34 festgehalten werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine mögliche konkrete Ausführungs­ form. Die Formstifte 3, 4 sind mit dem Tauchkolben 2 verbun­ den und tauchen in axial nebeneinanderliegende Kammern 8, 9 ein. Über Verbindungskanäle 20, 21 sind die Kammern 8, 9 mit Ventilkammern 22, 23 verbunden, die parallel zu den Kammern 8, 9 in gleicher Höhe wie diese verlaufen und somit keine axiale Verlängerung des Stoßdämpfers beanspruchen. Beide Ventilkammern 22, 23 sind auf der zum Zylinderraum 7 weisen­ den Seite miteinander verbunden. Von hieraus erfolgt eine Verbindung zum Ausgleichsbehälter 12, der mit einem hier nicht gezeigten Luftpolster als Federung ausgerüstet sein kann. Die Verschlußschrauben 13, 14 können zum Auswechseln der Formstifte 3, 4 entfernt werden. Sie dienen gleichzeitig als Drosselventile, mit denen jeweils für die Zug- und Druckstufe ein konstanter Dämpfungswiderstand einreguliert werden kann. Die Dämpfungskennlinie kann somit in Grenzen um einen konstanten Wert verschoben werden.

Fig. 7 zeigt eine Realisierungsmöglichkeit für die Form­ stifte 3, 4 mit einer individuell veränderbaren Form. Auf einen Zylinderstift 29 werden dünne Scheiben 30 verschie­ denen Durchmessers gestapelt. Das gestapelte Paket wird anschließend, z. B. mit einem Sprengring 31, gesichert. Auf diese Weise sind, z. B. im Rennsport, individuell abgestimmte Dämpfungskennlinien einstellbar.

Claims (10)

1. Hydraulischer Stoßdämpfer, insbesondere für Rad­ aufhängungen an Fahrrädern, mit einem in einem Zylinder (1) geführten Kolben (2), wobei der Zylinder (1) über eine in beiden Richtungen wirkende, kolbenwegabhängige Dämpfungseinrichtung mit einem Ausgleichsbehälter (12) ver­ bunden ist und der Zylinder (1) und mindestens teilweise der Ausgleichsbehälter (12) mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsein­ richtung zwei bei Zug und Druck unabhängig voneinander wir­ kende, kolbenwegabhängige Drosseleinrichtungen aufweist, die über jeweils ein Richtungsventil (10, 11; 17, 18; 24, 25) in gegenläufiger Richtung mit dem Ausgleichsbehälter (12) ver­ bunden sind.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosseleinrichtung jeweils ein mit dem Kolben (2) zusammenwirkender, in eine mit dem Ausgleichsbehälter (12) verbundene Kammer (8, 9) hineinbewegbarer, den Strömungsquerschnitt einer Öffnung (5, 6) der Kammer (8, 9) in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (2) verändern­ der Formstift (3, 4) ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formstifte (3, 4) mit dem Kopf des Zylin­ ders (1) verbunden und die Kammern (8, 9) Teil des Kolbens (2) sind.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formstifte (3, 4) mit dem Kolben (2) ver­ bunden sind und die Kammern (8, 9) sich innerhalb des Zylin­ ders befinden.

5. Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Ausgleichsbehälter (12) ein abgeschlossenes Gaspolster befindet.

6. Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) in axialer Verlängerung der Formstifte (3, 4) mit Verschlußeinrich­ tungen (13, 14, 32) versehen ist.

7. Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drossel­ einrichtungen und dem Ausgleichsbehälter (12) zusätzlich mindestens eine weitere einstellbare Drossel angeordnet ist.

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weitere Drossel durch eine Stellschraube realisiert ist, die einen zum Ausgleichsbehälter führenden Kanal teilweise verschließt.

9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsventile (10, 11; 17, 18; 24, 25) in achsparallel zu den Kammern (8, 9) ange­ ordneten Ventilkammern (22, 23) untergebracht sind, die an einem Ende jeweils über einen orthogonal zur Kammerachse verlaufenden Verbindungskanal (20, 21) mit einer Kammer (8, 9) und an dem anderen Ende miteinander und mit dem Aus­ gleichsbehälter (12) verbunden sind.

10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstifte (3, 4) aus einem Zylinderstift (29) und darauf aufgestapelten Scheiben (30) verschiedenen Durchmessers bestehen.