DE19922808A1 - Dämpfungseinrichtung für eine Fahrradgabel - Google Patents

Abstract

Bekannt ist eine Dämpfungseinrichtung mit zwei teleskopierbaren Hohlzylindern, in denen ein Kompressions- und ein Rückschlagkolben angeordnet sind. Durch die beiden Kolben wird das Innere der ineinandergeschobenen Hohlzylinder in drei Abschnitte unterteilt. Die Kolbenstangen sind an ihren Enden jeweils mit Durchtrittsöffnungen versehen, die ein Fließen einer Dämpfungsflüssigkeit zwischen den drei Abschnitten durch die Mittel der Kolben hindurch ermöglichen. Es soll die Einstellbarkeit des Dämpfungsverhaltens bei einer solchen Dämpfungseinrichtung verbessert werden. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der Kompressionskolben (334) auf der ihn tragenden Kolbenstange (366a, 366b) zwischen zwei Anschlägen (366c, 366g) so linearbeweglich angeordnet ist, daß in Abhängigkeit von der Position des Kompressionskolbens auf der Kolbenstange eine der Durchtrittsöffnungen (366f, 366e) durch den Kolben bedeckt oder freigegeben wird. Die betreffende Durchtrittsöffnung wird dadurch verzögert freigegeben oder frühzeitig geschlossen. DOLLAR A Vorteilhaft insbesondere für Mountain-Bikes anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für eine Fahrradgabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Fahrrädern setzen sich vor allem im Off-Road-Bereich zu nehmend gefederte Fahrradgabeln durch, da diese den Bodenkon­ takt des Vorderrads verbessern und den Fahrkomfort erhöhen. Die Federung wird meist durch Spiralfedern bewirkt, die an den Schenkeln der Fahrradgabel angeordnet sind. Meist sind zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungen Dämpfungsein­ richtungen vorgesehen, die Schwingungsenergie in Wärme umwan­ deln.

Eine gattungsgemäße Dämpfungseinrichtung ist bekannt aus der EP 0 834 448 A2, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrück­ lich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die be­ kannte Dämpfungseinrichtung umfaßt einen ersten und einen zweiten Hohlzylinder, die teleskopierbar ineinander geschoben sind. Im ersten Hohlzylinder ist auf einer ersten Kolbenstan­ ge, die mit dem Hohlzylinder fest verbunden ist, ein Kompres­ sionskolben angeordnet. Ferner ist im ersten Hohlzylinder auf einer zweiten Kolbenstange, die mit dem zweiten Hohlzylinder fest verbunden ist, ein Rückschlagkolben angeordnet. Durch die beiden Kolben wird das Innere der ineinander geschobenen Hohlzylinder in drei Abschnitte unterteilt. Die beiden Kol­ benstangen sind an ihren Enden jeweils mit Durchtritts­ öffnungen versehen, die ein Fließen einer Dämpfungsflüssig­ keit zwischen den drei Abschnitten durch die Mitte der Kolben hindurch ermöglichen.

Die bekannte Dämpfungseinrichtung hat sehr gute Dämpfungsei­ genschaften, und zwar sowohl hinsichtlich der Kompression der Gabel in Längsrichtung, wie sie etwa bei der Fahrt mit dem Vorderrad des Fahrrads über einen Stein erfolgt, als auch bei der entgegengesetzten Bewegung, die im folgenden als Rück­ schlag bezeichnet wird. Die Dämpfung bei Kompression wird praktisch allein durch den Kompressionskolben bewirkt, wäh­ rend für die Dämpfung beim Rückschlag der Rückschlagkolben verantwortlich ist. Auf diese Weise lassen sich die Dämp­ fungseigenschaften für beide Bewegungsrichtungen unabhängig voneinander einstellen und damit gut an die individuellen Be­ dürfnisse des Fahrers anpassen. Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Dämpfungseinrichtung weiter zu verbessern, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Dämpfungseigenschaften und deren Einstellbarkeit.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere vorteil­ haften Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Soweit in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele nicht ausdrücklich besondere Gestaltungen erwähnt werden, kann davon ausgegangen werden, daß die anderen Bauteile und insbesondere nicht er­ wähnte Bauteile der Offenbarung aus der EP 0 834 448 A2 ent­ sprechen. Von den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Hohlzylinder der Dämp­ fungseinrichtung mit einem Kompressionskolben nach Anspruch 1 ohne Einwirken einer äußeren Kraft,

Fig. 2 den Hohlzylinder aus Fig. 1 im Kompressionszustand,

Fig. 3 in einem Längsschnitt einen Hohlzylinder der Dämp­ fungseinrichtung mit zwei Kompressionskolben nach Anspruch 5 ohne Einwirken einer äußeren Kraft,

Fig. 4 den Hohlzylinder aus Fig. 3 im Kompressionszustand,

Fig. 5 den Hohlzylinder aus Fig. 3 im Kompressionszustand, wobei beide Kompressionskolben starr miteinander verbunden sind,

Fig 6 in einem Längsschnitt einen Hohlzylinder der Dämp­ fungseinrichtung mit einem Kompressionskolben nach Anspruch 7 bei schwacher Kompression,

Fig. 7 den Hohlzylinder aus Fig. 5 bei starker Kompression.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Hohlzylinder 330 der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung mit einem Kompressi­ onskolben 334. Ein zweiter Hohlzylinder und ein daran befe­ stigter Rückschlagkolben sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie in der aus der EP 0 834 448 A2 bekannten Weise ausgeführt sind. Der Kompressionskolben 334 ist über eine Kolbenstange mit dem oberen Ende des Hohlzylinders 330 verbunden. Die Kolbenstange ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei­ teilig aufgebaut und umfaßt ein erstes Kolbenstangenteil 366a und ein zweites Kolbenstangenteil 366b, das einen geringeren Durchmesser hat als das erste Kolbenstangenteil 366a und in eine darin vorgesehene Bohrung eingesetzt ist. In das Ende des ersten Kolbenstangenteils 366a ist ein hülsenförmiges Zu­ satzteil eingeschraubt, wodurch ein in Längsrichtung ver­ stellbarer oberer Anschlag 366g geschaffen wird. An seinem unteren Ende ist das zweite Kolbenstangenteil 366b verbrei­ tert, wodurch ein unterer Anschlag 366c gebildet wird.

Im unteren Bereich des zweiten Kolbenstangenteils 366b ver­ läuft in dessen Längsrichtung ein zentraler Kanal 366d, der an seinen Enden abgewinkelt ist und an zwei Öffnungen 366c und 366f nach außen tritt. Die untere Öffnung 366e ist dabei knapp über dem unteren Anschlag 366c, die obere Öffnung 366f knapp über dem zweiten Anschlag 366g und damit außerhalb des von den Anschlägen begrenzten Bereichs des zweiten Kolben­ stangenteils 366b angeordnet. In den Kanal 366d reicht teil­ weise eine Justiernadel 370 hinein, deren Funktion in der oben bereits zitierten EP 0 834 448 A2 ausführlich beschrie­ ben ist.

Mit dem Kompressionskolben 334 zu einer Einheit verbunden sind eine Scheibe 308, ein Stielteil 310, eine Abdeckung 354, ein Stapel von Beilegscheiben 359 und eine Gegenmutter 306. Die genannten Teile sind mit einer zentralen Bohrung ver­ sehen, die das untere Kolbenstangenteil 366b aufnimmt. Die Scheibe 308 hat an ihrer Unterseite eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 308a und kann mit Öffnungen versehen sein, wie sie in der EP 0 834 448 A2 in Fig. 3 dargestellt sind. Dort sind auch Durchlässe gezeigt, die sich von der Ober- zur Unterseite des Kompressionskolbens 334 erstrecken und in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Der Kompressionskolben 334 ist außerdem um­ fangsseitig mit einem O-Ring oder einer ähnlichen Dichtung 334a versehen, wodurch eine dichtend gleitende Bewegung auf dem zweiten Kolbenstangenteil 366b ermöglicht wird. Zwischen dem oberen Anschlag 366g und der Gegenmutter 306 ist eine Druckfeder 356d eingesetzt.

Im normalen, unkomprimierten Zustand befindet sich der Kompressionskolben 334 am unteren Ende des zweiten Kolben­ stangenteils 366b, so daß die Scheibe 308 am unteren Anschlag 366c anschlägt. Dieser Zustand ist in Fig. 1 gezeigt. Wirkt nun von unten eine Kompressionskraft, wie in Fig. 2 durch den Pfeil 192 angedeutet, so schiebt sich der nicht dargestellte untere Hohlzylinder nach oben und drückt Dämpfungsflüssigkeit 380 von unten gegen den Kompressionskolben 334. Dadurch wird dieser zusammen mit den damit verbundenen Teilen nach oben gedrückt. Dabei gibt die kegelstumpfförmige Ausnehmung 308a der Scheibe 308 nach und nach die untere Öffnung 366e des Ka­ nals 366d frei. Dämpfungsflüssigkeit kann nun durch den Kanal 366d nach oben steigen und aus der oberen Öffnung 366f aus­ treten. Die Abdeckung 354 und die Beilegscheiben 359 bedecken dabei weiterhin die Ober- und die Unterseite des Kompressionskolbens 334. Die Bewegung des Kompressionskolbens 334 nach oben wird begrenzt durch den oberen Anschlag 366g. Steigt der Druck weiter an, so fließt schließlich auch Dämp­ fungsflüssigkeit durch die in der Scheibe 308 und im Kompressionskolben 334 vorgesehenen Öffnungen (nicht darge­ stellt). Der Fluß durch den zentralen Kanal 366d bleibt un­ verändert erhalten. Die Dämpfungseigenschaften bei Kompressi­ on lassen sich auf verschiedene Weise verändern, etwa durch Justierung der Nadel 370 oder durch Verdrehen des einge­ schraubten oberen Anschlags 366g, so daß die Gegenmutter 306 später oder früher bei einer Kompression anschlägt. Alterna­ tiv können auch Kolbenstangenteile 366b unterschiedlicher Länge verwendet werden, wodurch sich ebenfalls festlegen läßt, wann die Gegenmutter 306 am oberen Anschlag 366g an­ schlägt.

Fig. 3 und 4 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Er­ findung. Im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen ist dabei unterhalb des unteren Anschlags 466a ein zweiter sta­ tionärer Kompressionskolben 434 fest angeordnet, der dem oben beschriebenen Kornpressionskolben entspricht und mit entspre­ chenden zusätzlichen Teilen zu einer Einheit verbunden ist. Bei diesen Teilen handelt es sich im einzelnen um eine Schei­ be 408 und ein Stielteil 410. Durch diese Teile erstreckt sich ein zentraler Kanal 410a, der eine obere Öffnung 410c und eine untere Öffnung 410b hat. Senkrecht zum Kanal 410a ist eine Nadel oder eine Stellschraube 410e angeordnet, mit der sich der Fluß der Dämpfungsflüssigkeit durch den Kanal 410a einstellen läßt.

Wenn, wie in Fig. 4 durch den Pfeil 192 angedeutet, eine Kom­ pressionskraft wirkt, so fließt die Dämpfungsflüssigkeit über die Öffnung 410b, den Kanal 410a und die Öffnung 410c von un­ ten in den Bereich zwischen den beiden Kompressionskolben. Außerdem fließt Dämpfungsflüssigkeit durch die in Fig. 3 und 4 nicht dargestellten Durchtritte durch den Kompressionskol­ ben 434, die von der Abdeckung 460 und den Beilegscheiben 459 freigegeben werden. Anschließend kommt es zur Längsbewegung des oberen Kompressionskolbens 334, wie dies oben zu Fig. 2 beschrieben wurde. Durch die zusätzliche Einstellmöglichkeit anhand der Nadel oder Stellschraube 410e läßt sich die Dämp­ fungseinrichtung nach dieser Variante noch präziser an die Bedürfnisse des Fahrers anpassen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante, die in Fig. 5 dar­ gestellt ist, sind beide Kompressionskolben stationär ange­ ordnet, d. h. der die obere Kompressionskolben 334 ist mit dem unteren Kompressionskolben 434 starr verbunden.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 160 auf der Unterseite eines Kolbens 136 so ela­ stisch ausgeführt, daß bei einer schwachen Flüssigkeitsströ­ mung von der Ober- zur Unterseite des Kolbens die Abdeckung weitgehend unverformt sich vom Durchlaß entfernt. Dieser Zu­ stand ist in Fig. 6 für den Fall eines Rückschlagkolbens ge­ zeigt. Wenn dort in Richtung des Pfeils 192 eine relativ schwache Kompressionskraft wirkt, so wird von oben Dämpfungs­ flüssigkeit durch in Fig. 6 nicht dargestellte Durchlässe im Rückschlagkolben 136 gedrückt. Der Flüssigkeitsstrom drückt die Abdeckung gegen die von der Feder 162 ausgeübten Kraft nach unten. Die Feder 162 wird allerdings nicht vollständig zusammengedrückt, da zusätzlich über einen Kanal in Längs­ richtung, der sich von der oberen Scheibe 108 zur unteren Scheibe 106 erstreckt, ein Druckausgleich stattfindet.

Bei einer stärkeren Flüssigkeitsströmung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, weicht die Abdeckung 160 zusätzlich durch Formänderung der Strömung durch die Durchlässe im Rückschlagkolben 136 aus. Vorzugsweise sind die Ränder 106a der unteren Scheibe 106 so abgeschrägt, daß Knicke in der Ab­ deckung vermieden werden. Durch die Verformung der Abdeckung wird bei härteren Stößen auf die Gabel ein weicheres Dämp­ fungsverhalten erzielt.

Im folgenden werden wichtiges Aspekte der Erfindung und deren Vorteile noch einmal zusammengefaßt. Die Erfindung geht aus von einem Dämpfungseinrichtung für eine Fahrradgabel mit:

• a) einem ersten und einem zweiten Hohlzylinder, die te­ leskopierbar ineinander geschoben sind,
• b) einem im ersten Hohlzylinder auf einer ersten Kolben­ stange, die mit diesem fest verbunden ist, angeordne­ ten Kompressionskolben,
• c) einem im ersten Hohlzylinder auf einer zweiten Kol­ benstange, die mit dem zweiten Hohlzylinder fest ver­ bunden ist, angeordneten Rückschlagkolben, wobei
  • i) die beiden Kolben das Innere der ineinander ge­ schobenen Hohlzylinder in drei Abschnitte unter­ teilen,
  • ii) die beiden Kolbenstangen jeweils mit Durchtritts­ öffnungen versehen sind, die ein Fließen einer Dämpfungsflüssigkeit zwischen den drei Abschnit­ ten durch die Kolben hindurch ermöglichen.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kompressionskolben auf der ersten Kolbenstange zwischen zwei Anschlägen so line­ arbeweglich angeordnet ist, daß in Abhängigkeit von der Posi­ tion des Kompressionskolbens auf der Kolbenstange eine der Durchtrittsöffnungen durch den Kompressionskolben bedeckt oder freigegeben wird. Handelt es sich bei der Durchtritts­ öffnung, die von dem Kompressionskolben bedeckt oder freige­ geben wird, um die untere, d. h. am Kolbenstangenende, ange­ ordnete Öffnung, so wird diese Öffnung im Vergleich zur be­ kannten Dämpfungseinrichtung zeitverzögert freigegeben, da bei einem Druckanstieg in dem Abschnitt zwischen den beiden Kolben zuerst der Kompressionskolben angehoben werden muß, bevor die Durchtrittsöffnung freigegeben wird. Das Maß der Verzögerung läßt sich insbesondere durch die Lage der An­ schläge festlegen. Die Anschläge können beispielsweise als Ringe ausgeführt sein, die auf die Kolbenstange aufgeschraubt sind, so daß sich durch ein Verdrehen der Anschläge auf dem Kolbenstangengewinde deren Lage auf der Kolbenstange in Längsrichtung verändern läßt. Ebenso ist es möglich, daß der Kompressionskolben die obere, d. h. die kolbenstangenaufwärts gelegene, Durchtrittsöffnung bedeckt oder freigibt. In diesem Fall wird am Ende der Linearbewegung des Kompressionskolbens der Flüssigkeitsdurchtritt vorzeitig durch Bedecken der Durchtrittsöffnung unterbrochen, wodurch sich die Dämp­ fungseigenschaften verändern.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind ela­ stische Andrückmittel vorgesehen, die den Kompressionskolben in eine Position drücken, in der die näher am Kolbenstangen­ ende angeordnete Durchtrittsöffnung vom Kompressionskolben bedeckt ist. Dadurch wird zum einen ein definierter Normalzu­ stand gewährleistet, zum anderen steht auf diese Weise in der Wahl der elastischen Mittel eine weitere Einstellmöglichkeit zur Verfügung.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung hat die erste Kolbenstange zwischen den beiden Anschlägen gegenüber den üb­ rigen Bereichen der Kolbenstange einen geringeren Durchmes­ ser. Dies erlaubt eine konstruktiv besonders einfache Gestal­ tung. So kann beispielsweise die Kolbenstange aus zwei Kol­ benstangenteilen bestehen, von denen das eine in eine Bohrung des anderen teilweise eingeführt und dort befestigt ist. Der Übergang zwischen den beiden Kolbenstangenteilen bildet gleichzeitig einen der Anschläge. Vorzugsweise ist den Kom­ pressionskolben ein an sich aus der EP 0 834 448 A2 bekanntes Rückströmventil integriert.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Kolbenstange um einen Kolbenstangenabschnitt verlängert, auf dem ein zweiter Kompressionskolben fest angeordnet ist. Da­ durch entsteht zwischen den beiden Kompressionskolben ein Zwischenabschnitt veränderbaren Volumens. Das Ende des Kol­ benstangenabschnitts ist mit Durchtrittsöffnungen versehen, die ein Fließen der Dämpfungsflüssigkeit durch den zweiten Kompressionskolben hindurch ermöglicht. Durch diese doppelte Anordnung von Kompressionskolben lassen sich die Dämpfungsei­ genschaften noch genauer einstellen. Es versteht sich, daß diese Ausgestaltung unabhängig ist von der linearen Ver­ schiebbarkeit des ersten Kompressionskolbens, so daß sie auch unmittelbar in der bekannten Dämpfungseinrichtung nach der EP 0 834 448 A2 zur Anwendung gelangen kann.

Bei einer anderen Ausgestaltung, die ebenfalls unabhängig von der linearen Verschiebbarkeit vorteilhaft eingesetzt werden kann, hat in an sich aus der EP 0 834 448 A2 bekannten Weise ein Kompressionskolben einen sich von dessen Ober- zur Unter­ seite erstreckenden Durchlaß, durch den Dämpfungsflüssigkeit von der Ober- zur Unterseite des Kolbens fließen kann. Auf der Unterseite ist eine Abdeckung vorgesehen, die in Längs­ richtung der jeweiligen Kolbenstange linearbeweglich ange­ ordnet ist und von elastischen Mitteln gegen die Unterseite der Scheibe gedrückt wird. Der Durchlaß bildet somit zusammen mit der Abdeckung ein Ventil. Erfindungsgemäß ist nun vorge­ sehen, daß die Abdeckung so elastisch ist, daß bei einer schwachen Flüssigkeitsströmung von der Ober- zur Unterseite des Kolbens die Abdeckung weitgehend unverformt sich vom Durchlaß entfernt, und daß bei einer stärkeren Flüssigkeits­ strömung die Abdeckung zusätzlich durch Formänderung der Strömung ausweicht. Durch diese Verformung der Abdeckung wird bei härteren Stößen auf die Gabel ein weicheres Dämpfungsver­ halten erzielt.

Claims (10)

1. Dämpfungseinrichtung für ein Fahrzeug mit zwei Rädern mit einem Zylinder, einer im Zylinder angeordneten Kolben­ stange und einem Kolben, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben auf der Kolbenstange und bezüglich zur Kolbenstange beweglich angeordnet ist.

2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ferner einen Kanal zum Durchfluß einer Flüssigkeit durch die Kolbenstange umfaßt.

3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ferner wenigstens eine Öffnung zum Durchfluß einer Flüssigkeit umfaßt.

4. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung durch eine Bewegung des Kolbens geöffnet und geschlossen wird.

5. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ferner eine Dämpfungsflüssig­ keit im Zylinder umfaßt und daß der Kolben sich in Abhän­ gigkeit zum Flüssigkeitsstand im Zylinder bewegt.

6. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ferner einen zweiten Kolben umfaßt, der in dem Zylinder angeordnet und daran befe­ stigt ist.

7. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie ferner einen Koppler, der sich durch einen der Kolben erstreckt, eine sich durch den Koppler erstreckende Öffnung zum Durchfluß einer Flüssig­ keit, eine sich durch den Kolben erstreckende Öffnung zum Durchfluß einer Flüssigkeit, eine Beilegscheibe und ein Rückströmventil umfaßt.

8. Dämpfungseinrichtung für ein Fahrzeug mit zwei Rädern mit einem Zylinder, einem ersten in dem Zylinder angeordneten und daran befestigten Kolben, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zweiter Kolben vorgesehen ist, der in dem Zylinder angeordnet und daran befestigt ist.

9. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ferner eine Kolbenstange umfaßt, die mit dem ersten und dem zweiten Kolben verbunden ist.

10. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ferner eine Öffnung in der Kolbenstange zum Durchfluß einer Flüssigkeit umfaßt.