-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Dämpfer gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
In
den vergangenen Jahren wurden Fahrräder und insbesondere Fahrräder für den Offroad-Betrieb
mit einem hydraulischen Dämpfer
als Vordergabel oder Sitzkisseneinheit ausgestattet. Ein solcher herkömmlicher
Hydraulikdämpfer
ist beispielsweise in der
DE
8 437 034 U oder
US
5 341 905 A gezeigt. Manche dieser Hydraulikdämpfer können die
Dämpfkraft
entsprechend einer Fahrbedingung verändern.
-
Jedoch
haben Hydraulikdämpfer,
die erlauben, die Dämpfkraft
zu verändern,
eine komplexe Konstruktion, haben große Zahlen von Teilen und erfordern
eine große
Anzahl von Montageschritten, was dabei zu erhöhten Herstellungskosten und
erhöhtem
Gewicht führt.
Deshalb war deren Anwendung insbesondere bei Fahrrädern schwierig.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, einen Hydraulikdämpfer bereitzustellen,
der sehr geeignet ist für
eine Vordergabel oder eine Sitzkisseneinheit eines Fahrrads, und
der zulässt,
dass eine Dämpfkraft
variabel eingestellt wird.
-
Es
ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung einen Hydraulikdämpfer bereitzustellen,
der von simpler Konstruktion, leicht und einfach in ein Fahrrad
eingebaut ist.
-
Um
die obigen Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung
einen Hydraulikdämpfer
nach Anspruch 1 bereit.
-
Die
Details sowie andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden
im Rest der Beschreibung dargelegt und werden in den beiliegenden Zeichnungen
gezeigt.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Vorderansicht zur Darstellung eines Teilquerschnitts der oberen
Seite einer Vordergabel entsprechend dem einen Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung.
-
2 ist
ein Teilquerschnitt zur Darstellung einer Vergrößerung der wesentlichen Teile
der Vordergabel von 1.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Diese
Erfindung wird nun basierend auf dem in den Zeichnungen gezeigten
Ausführungsbeispiel beschrieben.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
wird der Öldämpfer gemäß dieser
Erfindung bei der Vordergabel eines Fahrrads eingesetzt. Die Vordergabel
lagert die Vorderräder,
ein Paar von Vordergabeln ist normalerweise vorgesehen für die Vorderräder auf
jeder Seite der Fahrzeugachse. Gemäß dieser Ausführung verlängert und
kontrahiert sich das Paar von Vordergabeln synchron entsprechend
zur Last auf den Fahrzeugkörper,
jedoch haben sie nicht eine identische Konstruktion, eine Vordergabel
umfasst eine Federungsfeder und die andere Vordergabel erzeugt lediglich
eine Dämpfkraft.
-
Die
in 1 gezeigte Vordergabel erzeugt eine Dämpfkraft
und umfasst deshalb nicht eine Federungsfeder.
-
Die
Vordergabel umfasst ein Außenohr 1, und
ein um frei in dem Außenohr 1 zu
gleiten eingefügtes
Innenrohr 2. Das untere Ende des Außenrohrs 1 ist an
der Fahrzeugachse, nicht gezeigt, angebracht, und das obere Ende
des Innenrohrs 2 ist an dem Fahrzeugkörper, nicht gezeigt, angebracht.
-
Eine
Ventilscheibe 3, die als ein Teilungselement funktioniert,
ist an dem unteren Ende des Innenrohrs 2 befestigt, d.h.,
an dem Ende, welches in das Außenrohr 1 eingefügt ist,
und eine innere Ölkammer
wird vertikal durch diese Ventilscheibe 3 unterteilt. Diese Ventilscheibe 3 umfasst
ein Dämpfventil 4 und
eine Bypasspassage 3d, die das Dämpfventil 4 überbrückt.
-
Die
detaillierte Konstruktion der Ventilscheibe 3 ist in 2 gezeigt.
-
Die
Ventilscheibe 3 ist innerhalb des unteren Endes des Innenrohrs 2 durch
Klemmung befestigt. Eine Öloberfläche 30 ist
oberhalb der Ventilscheibe 3 ausgebildet, und wenn das
Innenrohr 2 seinen Maximalhub in der Verlängerungsrichtung
gegenüber dem
Außenrohr 1 ausführt, d.h.,
auch bei maximaler Verlängerung,
ist das Öl
in der Ölkammer
innerhalb der Vordergabel abgedichtet, so dass die Öloberfläche 30 oberhalb
der Ventilscheibe 3 liegt.
-
Die
Ventilscheibe 3 umfasst einen in einer vertikalen Richtung
durchgehenden Kanal 3b. Ein Klappenventil 41,
welches ein Dämpfventil 4 bildet, das
den Kanal 3b derart abdichtet, dass er geöffnet oder
geschlossen werden kann, ist ebenso an der unteren Oberfläche der
Ventilscheibe 3 vorgesehen. Dieses Klappenventil 41 wird
durch die Druckkraft einer an der unteren Oberfläche angeordneten Tellerfeder 42 gegen
einen Ventilsitz 3c an der unteren Oberfläche der
Ventilscheibe 3 gedrückt.
-
Das
untere Ende der Tellerfeder 42 wird von einem Halteelement 43,
perforiert von Löchern,
die einen Öldurchgang
erlauben, gelagert, wobei dieses Halteelement 43 von einem
Stoppring 44 abgestützt wird,
welcher an den inneren Umfang am unteren Ende der Ventilscheibe 3 angepasst
ist.
-
Ein
ringförmiges
Klappenventil 45, umfassend das Dämpfventil 4 zusammen
mit dem Klappenventil 41, liegt auf der oberen Oberfläche des äußeren Umfangs
des Klappenventils 41. Wenn das Klappenventil 41 durch
die Druckkraft der Tellerfeder 42 gegen die Ventilscheibe 3 gedrückt wird,
wird dieses ringförmige
Klappenventil 45 zwischen dem Klappenventil 41 und
der Ventilscheibe 3 gelagert, d.h., so dass dessen Ende
am äußeren Umfang
fixiert und dessen Ende am inneren Umfang frei ist.
-
Im
stationären
Zustand, der in der Zeichnung dargestellt ist, d.h., wenn dieses
ringförmige
Klappenventil 45 über
dem Klappenventil 41 liegt, dichtet es eine im Klappenventil 41 ausgebildete
Durchgangsbohrung 41a bei einer Position gegenüber dem Kanal 3b ab.
-
Im
Dämpfventil 4,
wenn die obere Seite der Ventilscheibe 3 unter hohem Druck
steht, d.h., wenn sich die Vordergabel verlängert, so dass das Innenrohr 2 aus
dem Außenrohr 1 herausragt,
löst sich
das Klappenventil 41 mit dem ringförmigen Klappenventil 45 darüber liegend
gegen die Federkraft der Tellerfeder 42 vom Ventilsitz 3c,
und bewegt sich abwärts. Aufgrund
dieser Abwärtsbewegung
des Klappenventils 41 wird mit dem Ventilsitz 3c ein
ringförmiger Spalt
ausgebildet, der zulässt,
dass Öl
durch den Kanal 3b zum unteren Ende der Ventilscheibe 3 fließt.
-
Die
Federkraft der Tellerfeder 42 ist sehr gering eingestellt,
und während
des Verlängerungshubs,
wenn sich das Klappenventil 41 einfach unter dem Öldruck absenkt,
erfüllt
es die Funktion zu verhindern, dass eine unzureichende Menge von Öl auf die
untere Seite der Ventilscheibe 3 angesaugt wird. Wenn jedoch
die Federkraft der Tellerfeder 42 sehr hoch eingestellt
ist, erzeugt das Klappenventil 41 während der Verlängerung
offensichtlich eine hohe Dämpfkraft.
-
Dem
gegenüber,
wenn die untere Seite der Ventilscheibe 3 unter hohem Druck
steht, d.h., wenn sich die Vordergabel kontrahiert und sich das
Innenrohr 2, wie in der Zeichnung dargestellt, in das Außenrohr 1 bewegt,
wird das das Dämpfventil 4 bildende
Klappenventil 41 durch den auf die hintere Oberfläche, die
auf der unteren Seite ist, wirkenden Öldruck und die Federkraft der
Tellerfeder 42 gegen die Ventilscheibe 3 gedrückt, um
den Kanal 3b abzudichten.
-
Jedoch
wirkt der Öldruck
auf der hinteren Oberfläche
des Klappenventils 41 durch eine in dem Klappenventil 41 ausgebildete
Durchgangsbohrung 41a auf das ringförmige Klappenventil 45.
Folglich fließt Öl zum Kanal 3b während das
Ende am inneren Umfang des ringförmigen
Klappenventils 45 aufwärts bewegt
wird, und eine vorbestimmte kompressive Dämpfkraft dadurch erzeugt wird.
-
Deshalb
wird im Dämpfventil 4 durch
das Übereinanderlegen
des ringförmigen
Klappenventils 45 über
das Klappenventil 41, welches als Einlassventil funktioniert,
eine kompressive Dämpfkraft
erzeugt, so dass die Anzahl der Bauteile reduziert und die Konstruktion
vereinfacht werden kann.
-
Die
das Dämpfventil 4 beinhaltende
Ventilscheibe 3 umfasst die Bypasspassage 3d,
die das Dämpfventil 4 wie
oben beschrieben überbrückt. Gemäß dieser
Erfindung kann die während
des Verlängerungs-
und Kontraktionshubs erzeugte Dämpfkraft durch Öffnen und
Schließen
dieser Bypasspassage 3d verändert werden.
-
Die
Bypasspassage 3d umfasst eine vertikale Nut 3d,
ausgebildet an der inneren umfangsseitigen Fläche einer Durchgangsbohrung 3a,
die durch die Mitte der Ventilscheibe 3 führt. Ein
Auf/Zu-Ventil 7 ist an der unteren Oberfläche der
Ventilscheibe 3 angeordnet, um die Verbindung mit der vertikalen
Nut 3d zu öffnen
oder zu schließen,
und eine Schubstange 5, die dieses Auf/Zu-Ventil 7 steuert,
ist koaxial mit dem Innenrohr 2 vorgesehen. Dieses Auf/Zu-Ventil 7 wird
in der Schließrichtung
von einer Feder 7a gedrückt,
wobei das untere Ende der Feder 7a vom oben beschriebenen
Halteelement 43 gelagert wird.
-
Das
untere Ende der Schubstange 5 ist in die Durchgangsbohrung 3a eingefügt, und
wenn sich die Schubstange 5 abwärts bewegt, wird das Auf/Zu-Ventil 7 gegen
die Feder 7a nach unten gedrückt, um die untere Oberfläche der
vertikalen Nut 3d zu öffnen.
Deshalb kann Öl
durch die vertikale Nut 3d in der vertikalen Richtung der
Ventilscheibe 3 fließen,
und die Dämpfkraft
sinkt relativ. Es ist ebenso möglich
das Klappenventil 41 über
das Auf/Zu-Ventil 7 zu öffnen,
um die Dämpfkraft
zu senken, wenn sich die Schubstange 5 abwärts bewegt.
-
Andererseits,
wenn sich die Schubstange 5 aufwärts bewegt, schließt das Auf/Zu-Ventil 7 die
untere Oberfläche
der vertikalen Nut 3d, der Ölfluss wird blockiert und die
Dämpfkraft
steigt relativ an.
-
Das
obere Ende der Schubstange 5 ist koaxial mit einem über dem
Innenrohr 2 angeordneten, verbindenden Axialelement 5a verbunden.
Dieses verbindende Axialelement 5a ist so gelagert, dass
es sich in einer durch die Mitte einer Haltevorrichtung 6, die
einen Deckel umfasst, der am oberen Ende des Innenrohrs 2 befestigt
ist, hindurchführenden
Axialöffnung 6b drehen
kann.
-
Ein
Drehstellmotor 20 ist über
dem verbindenden Axialelement 5a eingebaut, und das verbindende
Axialelement 5a ist an eine Antriebswelle 20a dieses
Stellmotors 20 ange schlossen. Wenn der Stellmotor 20 drehbetätigt wird,
dreht sich die Schubstange 5 ebenso synchron dazu.
-
Das
obere Ende des verbindenden Axialelements 5a ist in der
Axialrichtung gleitfähig
mit der Antriebswelle 20a des Stellmotors 20 wie
ein Keilmitnehmer in Eingriff. Deshalb kann das verbindende Axialelement 5a ebenso
eine relative Verschiebung in der Axialrichtung ausführen und
zugleich synchron mit der Antriebswelle 20a drehen.
-
Ein
zylindrisches Element 6a steht vom Umfang der Axialöffnung 6b auf
der unteren Oberfläche der
Halteeinrichtung 6 hervor, wobei eine geneigte Fläche an der
Endoberfläche
dieses zylindrischen Elements 6a ausgebildet ist. Ein Flansch 5b ist
an dem verbindenden Axialelement 5a ausgebildet und eine
geneigte Oberfläche
entsprechend zu der zuvor genannten geneigten Oberfläche ist
ebenso an diesem Flansch 5b ausgebildet, um einen Nockenmechanismus 21 zu
bilden. Wenn das verbindende Axialelement 5a über den
Stellmotor 20 gedreht wird, verschiebt sich das verbindende
Axialelement 5a aufgrund dieses Nockenmechanismus 21 ebenso
in einer axialen Richtung relativ zum zylindrischen Element 6a der
Halteeinrichtung 6, und die Schubstange 5 wird
nach unten gedrückt.
-
Wenn
ein Fahrer den Steuerschalter oder Steuerhebel, nicht gezeigt, betätigt, wird
ein elektrisches Signal in den Stellmotor 20 eingegeben
und die Antriebswelle 20a wird in einer Richtung gedreht. Wenn
das elektrische Signal gestoppt wird, wird die Antriebswelle 20a in
der entgegengesetzten Richtung gedreht. Wenn der Stellmotor 20 in
der Gegenrichtung betätigt
wird, wird die Schubstange 5 durch die Feder 7a an
ihrem unteren Ende zurück
in die Ausgangsposition gedrückt.
-
Dieser
Stellmotor 20 kann durch Eingabe eines elektrischen Signals
basierend auf der Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Drehzahlwechsel – Getriebeübersetzung
etc. auch automatisch betätigt werden.
Der Stellmotor 20 ist nicht notwendigerweise von einer
Rotor-Bauart, und kann von einer Bauart sein, wobei sich die Antriebswelle 20a in
einer axialen Richtung verstellt. In diesem Fall wird die Schubstange 5 direkt
nach unten gedrückt,
so dass der Nockenmechanismus 21 unnötig ist.
-
Ein
Kabelbaum 20b, der die Eingabe des elektrischen Signals
ermöglicht,
erstreckt sich weiter außerhalb
als das obere Ende des Innenrohrs 2 vom oberen Ende des Stellmotors 20,
wie auch in 1 gezeigt wird.
-
In 2 umfasst
die Schubstange 5 eine Berichtungsscheibe 8 in
einem Teil unterhalb der Öloberfläche in einer
Position nahe der Ventilscheibe 3. Eine Vielzahl von Löchern 8a ist
in dieser Berichtungsscheibe 8 ausgebildet, und der Fluss
des Öls, welches
sich aufgrund des Ausdehnungs- und Kontraktionshubs des Innenrohrs 2 gegenüber dem
Außenrohr 1 bewegt,
wird beim Durchlaufen dieser Berichtungsscheibe 8a berichtigt.
Im Ergebnis wird verhindert, dass sich die Luft oberhalb der Öloberfläche in der
Vordergabel als Blasen in das Öl
mischt, und eine Fluktuation der Dämpfeigenschaften wird verhindert.
-
Wenn
die Vordergabel hergestellt wird und die Schubstange 5 in
das Innenrohr 2 eingebaut wird, wird die Schubstange 5 eingeführt während die
Berichtungsscheibe 8 als Vorrichtung verwendet wird, d.h.,
während
der Außenumfang
der Berichtungsscheibe 8 in Gleitkontakt mit dem Innenumfang
des Innenrohrs 2 gebracht wird, so dass das untere Ende fest
in die Durchgangsbohrung 3a in der Mitte der Ventilscheibe 3 eingebracht
werden kann, und die Montagefreundlichkeit wird verbessert.
-
Auf
diese Weise kann gemäß der Erfindung die
vertikale Nut 3d, die die zuvor genannte Bypasspassage
ist, wie gewünscht
geöffnet
und geschlossen werden. Wenn die Bypasspassage geschlossen ist,
wird eine Dämpfkraft
auf der Hochdruckseite, wie oben beschrieben, vom Dämpfventil 4 erzeugt.
-
Wenn
die Bypasspassage freigegeben ist, kann die Dämpfkraft unabhängig vom
Dämpfventil 4 reduziert
werden.
-
Deshalb
wird wenn die Bypasspassage geschlossen ist, beispielsweise während einer
Beschleunigung des Fahrrads, eine relativ hohe Dämpfkraft erzeugt, welche die
Körperbewegung
des Fahrrads unterdrückt,
um eine verbesserte Beschleunigung zu ermöglichen, und wenn das Fahrrad
auf einer gewöhnlichen
ebenen Straße
fährt,
kann die Bypasspassage geöffnet
werden, um die Dämpfkraft
zu reduzieren und um das Fahren komfortabler zu machen.
-
Die
Konstruktion der Bypasspassage ist nicht auf die obige beschränkt. Anstelle
dessen kann beispielsweise eine vertikale Nut an einer Position am
Außenumfang
des unteren Endes der Schubstange 5 ausgebildet sein, wobei
diese in die Durchgangsbohrung 3a eingefügt ist.
Wenn sich die Schubstange 5 aufwärts verstellt und der obere
Teil der vertikalen Nut über
die Durchgangsbohrung 3a hervorsteht, sind die beiden Ölkammern,
die oberer Teil und unterer Teil der Ventilscheibe 3 sind,
aufgrund der vertikalen Nut in Verbindung, und der Ölfluss wird
zugelassen.
-
Deshalb,
wenn die Schubstange 5 aufwärts gezogen wird, wird die
Dämpfkraft
relativ klein, wohingegen, wenn die Schubstange 5 abwärts geschoben
wird, tritt die Vertikalnut in das Innere dieser Durchgangsbohrung 3a ein,
der Ölfluss
wird abgesperrt, und die Dämpfkraft
wird relativ vergrößert.
-
Durch
Aufwärtsschieben
des unteren Endes der Schubstange 5 mit einer Rückstellfeder
kann die Schubstange 5 entsprechend der Bewegung des Stellmotors 20 zurück geschoben
werden. Gemäß einer
anderen Konstruktion kann die vertikale Nut 3d weggelassen
werden, und ein von dem Kanal 3b abzweigender schräger Kanal
kann mit dem Inneren der Durchgangsbohrung 3a in Verbindung
gebracht werden. In dieser Konstruktion, wenn sich die Schubstange 5 aufwärts verstellt,
kommuniziert der schräge
Kanal mit der Durchgangsbohrung 3a, und die Bypasspassage
wird freigegeben.
-
Im
obigen Ausführungsbeispiel
wurde der Fall beschrieben, wobei der Hydraulikdämpfer gemäß dieser Erfindung eine Vordergabel
in einem zweirädigen
Fahrzeug wie einem Fahrrad wäre.
Entsprechend dem Zweck dieser Erfindung kann der Hydraulikdämpfer gemäß dieser
Erfindung ebenso eine Sitzkisseneinheit in einem Fahrrad sein, und
in diesem Fall ist der Effekt identisch zu dem oben beschriebenen.
Ebenso kann er bei der Vordergabel oder der Sitzkisseneinheit eines
Motorrads angewendet werden.