DE69833372T2

DE69833372T2 - Stossdämpfer

Info

Publication number: DE69833372T2
Application number: DE69833372T
Authority: DE
Inventors: C. Edward Apple Valley JONES; H. Robert Holliston GIRVIN; A. James Seattle VANDERGRIFT
Original assignee: K2 Bike Inc
Current assignee: K2 Corp
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2018-05-16
Also published as: AU7577498A; EP0981456B1; US5996745A; EP0981456A1; WO1998051941A2; DE69833372D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Stoßdämpfer für Fahrzeuge, beispielsweise Fahrräder und Motorräder, insbesondere einen Dämpfer für einen Stoßdämpfer, um den Fluss von Dämpfungsfluid auf der Basis der Rückführung in Bezug auf Geschwindigkeit und Versatz der Stoßdämpferwelle in Bezug auf den Stoßdämpferkörper zu regeln.
Vordere und hintere Aufhängungen haben die Leistung und den Komfort von Mountain-Bikes verbessert. Über raues Gelände kann das Aufhängungssystem die Griffigkeit und die Handhabung verbessern, indem die Räder auf dem Boden gehalten werden. Ein Fahrer kann die Steuerung bei höheren Geschwindigkeiten und geringerer Anstrengung leichter aufrechterhalten, wenn die Aufhängung einiges des Stoßes in Verbindung mit dem Fahren absorbiert. Idealerweise sollte die Aufhängung sowohl (1) auf Unebenheiten niedriger Amplitude und hoher Frequenz und (2) Unebenheiten hoher Amplitude und niedriger Frequenz reagieren. Diese können jedoch konkurrierende Erfordernisse für die Dämpfungssysteme bei herkömmlichen Stoßdämpfern sein.
Eine höhere Reaktionsdämpfung ist für Unebenheiten hoher Amplitude und niedriger Frequenz als für Unebenheiten niedriger Amplitude und hoher Frequenz wünschenswert. Bei Unebenheiten hoher Frequenz und niedriger Amplitude, die beispielsweise auf einer waschbrettartigen Kiesstraße vorgefunden werden können, kann minimales Dämpfen vorteilhaft sein, so dass die Feder sich schnell von einem minimalen Stoß erholen kann, bevor der nächste vorgefunden wird. Bei einem großen Stoß (beispielsweise der Größe einer Bordkante) hilft vergrößertes Reaktionsdämpfen dem Fahrer, das Fahrrad zu halten, damit es nicht zu schnell kräftig zurückspringt, wodurch ein Verlust an Griffigkeit und Steuerung beim Rückprall verursacht wird. Kompressionsdämpfung wird außerdem verhindern, dass das Fahrrad aus großen Unebenheiten springt und eine bessere Absorption der Unebenheiten liefert.
Einige aktuelle Stoßdämpfer, die Federn und Dämpfer enthalten, erlauben es dem Fahrer, die Reaktion und/oder die Kompressionsdämpfung vor einer Fahrt einzustellen. Weitere Luftstoßdämpfer besitzen einen Einschalter bzw. Ausschalter, um den Stoßdämpfer insgesamt auszuschalten.
Diese Voreinstellung ist jedoch bestenfalls ein Kompromiss. Der Fahrer muss die bessere Dämpfung in einem Szenario auf Kosten des anderen auswählen. Eine typische Off road-Mountain-Bike Fahrt wird kleine Unebenheiten, mit mittlere und große Unebenheiten sowie auch mögliche Sprünge, Ausfälle und kritische Anstiegs- und Abstiegsübergänge aufweisen. Wenn der Fahrer das Dämpfen signifikant reduziert, um sanft über Unebenheiten mit hoher Frequenz und geringer Amplitude zu fahren, kann das Fahrrad die Griffigkeit und die Steuerung verlieren, wenn eine große Unebenheit vorgefunden wird, oder kann den Stoßdämpfer "vom Boden trennen". Wenn der Fahrer die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers erhöht, wird das System sich nicht schnell erholen, um häufige Unebenheiten schnell zu absorbieren, der Fahrer wird gerüttelt und das Fahrrad wird die Griffigkeit verlieren.
Eine weitere Beschränkung von aktuellen Stoßdämpfern tritt durch den Fahrer in duziertes ruckweises Bewegen in Erscheinung: die Aufhängungsbewegung, welche durch die Bewegung des Fahrers während des Pedaltretens verursacht wird. Bezogen darauf ist die pedal-induzierte Aufhängungsaktion: die zyklischen Kräfte auf die Kette, welche den hinteren Schwingarm nach oben oder unten in Bezug auf den Rahmen ziehen. Wenn das Dämpfen im Stoßdämpfer größer ist, werden diese Einflüsse durch den Fahrer nicht so sehr wahrgenommen. Eine steife Aufhängung kann insbesondere jedoch am Anfang des Stoßes des Stoßdämpfers die Fähigkeit der Aufhängung vermindern, kleine Unebenheiten gut zu absorbieren.
Versuche, die aktuellen Beschränkungen bei Aufhängungssystemen zu überwinden, haben sich auf Schwenkarm-Gestänge und Drehanordnungen fokussiert. Als signifikanter Aufwand hat sich eine bestimmte Verbesserung der Wirkung der fahrer- oder Pedal-reduzierten Aufhängung ergeben, wobei jedoch weniger Fortschritt in Bezug auf die Zwangslage der Absorption großer oder kleiner Unebenheiten gemacht wurde.
Die DE 3 807 322 C1 offenbart einen Hydraulikdämpfer, wo der Kolben mit einem Bypass-Kanal in einer Richtung versehen ist. Weitere Ventile sind zum selektiven Verbinden der Partialvolumina an beiden Seiten des Kolbens mit einem Kompensationsvolumen versehen, so dass eine übermäßige Geschwindigkeit des Kolbens einen Fluss des Fluids in oder aus dem Kompensationsvolumen verursacht.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Herausforderungen der Stoßabsorption hoher Frequenz/niedriger Amplitude als auch niedriger Frequenz/hoher Amplitude, während außerdem die Wirkung fahrer- und Pedal-induzierter Aufhängung reduziert wird. Die vorliegende Erfindung kann bei den meisten Aufhängungskonstruktionen angewandt werden, dass sie auf diese Herausforderungen mit einem spezifischen aktiven Dämpfungsstoßdämpfer adressiert. Der Stoßdämpfer ist über kleine Unebenheiten weich und versteift sich, wenn große Stöße vorgefunden werden, nachdem der Stoß bis zu einem bestimmten Ausmaß läuft. Der Stoßdämpfer versteift sich außerdem unter einem extremen Stoß, um hartes Trennen vom Boden zu vermeiden. Das Reaktionsdämpfen kann außerdem unabhängig vom Kompressionsdämpfen abgestimmt werden. Der Stoßdämpfer ändert das Dämpfen während Kompression und Reaktion gemäß der Geschwindigkeit und des Versatzes der Wellenbaugruppe in Bezug auf das Gehäuse während der Aufhängungsaktion.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Dämpfer für einen Stoßdämpfer nach Patentanspruch 1. Der Dämpfer besitzt einen Fluid-Behälter, einen Kolben, einen Bypasskanal und ein Ventil. Der Fluid-Behälter enthält Fluid für den Dämpfungsbetrieb des Stoßdämpfers. Der Kolben ist zumindest teilweise innerhalb des Behälters angeordnet. Der Kolben wird zumindest teilweise durch den Behälter unter der Kraft eines Stoßbetriebs in Bezug auf den Stoßdämpfer belastet. Der Bypass-Kanal steht in Fluid-Verbindung mit dem Behälter. Fluid fließt über den Bypass-Kanal während zumindest eines Bereichs des Hubs des Kolbens über den Behälter. Das Ventil versperrt zumindest teilweise den Bypass-Kanal. Zumindest ein Bereich des Bypass-Kanals ist radial vom Kolben versetzt.
Das Ventil besitzt einen Biegeapparat. Der Biegeapparat bewegt sich, um den Fluss des Fluids durch den Bypass-Kanal zu beeinflussen. Der Biegeapparat besitzt ein ansprechendes Material, welches innerhalb zumindest eines Bereichs davon system-integriert ist, welches den Biegeapparat auf der Basis von zumindest einer von der Geschwindigkeit und der Position des Kolbens in Bezug auf den Behälter vorspannt.
Bei einem bevorzugten Merkmal der Erfindung besitzt das Ventil ein Flussbeschränkungsteil und eine Membran, die daran angebracht ist. Der Biegeapparat ist bewegbar, um einen Sekundärfluss an Fluid auf eine Seite der Membran zu richten, um die Membran zu bewegen. Die Membran bewegt das Beschränkungsteil. Ein Primär-Fluid-Fluss läuft durch den Bypass-Kanal, wenn dieser durch das Flussbeschränkungsteil gesteuert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das Anspruchsmaterial ein piezo-elektrisches Material. Das Ventil besitzt außerdem eine Spannungsversorgung, welche mit dem piezo-elektrischen Material verbunden ist, um den Biegeapparat vorzuspannen, um den Fluss durch den Bypass-Kanal zu beeinflussen. Bei einem Merkmal dieser Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, um Stoßkompressionszustände zu ermitteln. Der Sensor ändert die Vorspannungskraft des Biegeapparats zur Flussänderung, wenn der Sensor vorher festgelegte Zustände signalisiert.
Bei einem Merkmal der Erfindung ist das Flussbeschränkungsteil allgemein quer zum Fluid-Richtungsfluss durch einen Bereich des Kanals benachbart zum Beschränkungsteil. Vorzugsweise ist das Flussbeschränkungsteil mit dem Biegeapparat verbunden, wobei die Bewegung des Biegeapparats das Flussbeschränkungsteil steuert.
Bei einem Merkmal der Erfindung erstreckt sich der Kanal über Einlass- und Auslassöffnungen oder Kanäle innerhalb des Gehäuses. Vorzugsweise ist die Einlassöffnung innerhalb des Gehäuses an einer Stelle angeordnet, welche zumindest teilweise durch den Kolben bei extensiver Bewegung oder Hub des Kolbens innerhalb des Behälters oder des Gehäuses blockiert wird. Vorzugsweise ist die Auslassöffnung innerhalb des Gehäuses an einer Stelle angeordnet, die zumindest teilweise durch den Kolben während des Anfangsbereichs des Hubs des Kolbens blockiert wird. Damit werden während eines extensiven Hubs des Kolbens innerhalb des Behälters die Einlassöffnung oder der Kanal zumindest teilweise blockiert, um die Dämpfungskraft zu steigern. Während des Anfangsbereichs des Hubs des Kolbens wird die Auslassöffnung oder Kanal zumindest teilweise blockiert oder öffnet sich zum ersten Ende des Kolbens, während bei weiterem Hub des Kolbens innerhalb des Behälters die Auslassöffnung oder Kanal Fluid zum zweiten Ende des Kolbens während Kompression des Kolbens innerhalb des Behälters überträgt.
Bei einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Dämpfer für einen Stoßdämpfer vorgesehen, der ein Säulenrohr aufweist. Der Dämpfer besitzt eine Fluid-Kammer, die zumindest teilweise innerhalb des Säulenrohrs begrenzt ist und welche ein Fluid enthält. Ein Kolben ist innerhalb der Fluid-Kammer zur Longitudinalbewegung innerhalb der Fluid-Kammer unter der Kraft eines Stoßes angeordnet, der auf den Stoßdämpfer wirkt, wobei der Kolben eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist. Der Bypass-Kanal steht in Fluid-Verbindung mit der Fluid-Kammer auf der ersten Seite des Kolbens und mit der Fluid-Kammer auf der zweiten Seite des Kolbens. Der Bypass-Kanal erlaubt, dass Fluid den Kolben umgibt, während dies von der ersten Seite des Kolbens zur zweiten Seite des Kolbens fließt. Das Ventil ist innerhalb des Säulenrohrs angeordnet und betätigbar, den Fluid-Fluss über den Bypass-Kanal zu steuern.
Bei einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Dämpfer für eine Teleskop-Aufhängungsstütze eines Fahrzeugs vorgesehen, die ein Bodenerfassungsteil hat, beispielsweise ein Rad und einen Rahmen. Der Dämpfer weist ein Säulenrohr auf, welches ein Ende aufweist, welches am Bodenerfassungsteil oder dem Rahmen gesichert werden kann, wobei dies eine interne Fluid-Kammer begrenzt. Eine Kolbenbaugruppe besitzt einen Kolben, der innerhalb der Fluid-Kammer angeordnet ist, und eine Welle, die sich davon erstreckt, die am anderen des Bodenerfassungsteils oder Rahmen gesichert werden kann. Der Rahmen besitzt eine erste Seite und eine zweite Seite und bewegt sich innerhalb der Fluid-Kammer unter der Kraft, die auf die Aufhängungsstütze wirkt. Der Bypass-Kanal ist in Fluid-Kommunikation mit der Fluid-Kammer auf der ersten Seite des Kolbens und mit der Fluid- Kammer auf der zweiten Seite des Kolbens vorgesehen, wobei der Kolben dazwischen umgangen wird. Das Ventil ist in Fluid-Kommunikation mit dem Bypass-Kanal angeordnet, um den Fluid-Fluss über den Bypass-Kanal während der Bewegung der Kolbenbaugruppe in Bezug auf das Säulenrohr zu steuern. Der Satz "Umgehen des Kolbens" wird in diesem Sinn verwendet, dass dies bedeutet, dass ein Fluid-Weg, der von einer Seite des Kolbens zur anderen Seite des Kolbens fließt, ohne die Notwendigkeit, dass er durch die Kompressionsdämpfungskanäle und/oder Reaktionsdämpfungskanäle fließt, die vorzugsweise innerhalb des Kolbens vorgesehen sind.
Die obigen Merkmale und viele zugehörige Vorteile der Erfindung werden schneller gewürdigt, da diese besser unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hergenommen wird, wobei 8–10, 13–16 Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
1 ist eine Seitenlängsansicht des Stoßdämpfers, der an der hinteren Aufhängung eines Fahrrads angebracht ist;
2A ist eine Querschnittsansicht des Stoßdämpfers, der in 1 gezeigt ist;
2B ist eine Teilquerschnittsansicht des Stoßdämpfers, der in 2A gezeigt ist, während eines Kompressionshubs;
2C ist eine Teilquerschnittsansicht des Stoßdämpfers während eines Reaktionshubs;
3A ist eine Explosionsansicht der Dämpferventilbaugruppe;
3B ist eine isometrische Ansicht des Kolbenkörpers;
4A und 4B sind eine Draufsicht bzw. eine Teilquerschnittsansicht der piezo-elektrischen Platte, die am Ventilkörper sitzt;
5 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Ventilplatte, die in 4A und 4B gezeigt ist;
6 ist ein schematisches Diagramm der Logikschaltung, die verwendet wird, die piezo-elektrische Platte, die in 4A und 4B gezeigt ist, zu steuern;
7A zeigt grafisch die Dämpfungskraft in Abhängigkeit gegenüber der Wellengeschwindigkeit für drei Dämpfungspegel;
7B zeigt grafisch die Dämpfungskraft während des Laufs des Dämpfungskolbens innerhalb des Stoßdämpfers;
8 ist eine Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers, der ein Bypass-Ventil nach der vorliegenden Erfindung hat;
9 ist eine isometrische Explosionsansicht des Bypass-Gehäuses und des Ventils des Stoßdämpfers, der in 8 gezeigt ist;
10A ist eine Querschnittsansicht des Bypass-Stoßdämpfers mit dem Kolben in einer partiell-komprimierten Position;
10B ist eine Querschnittsansicht des Bypass-Stoßdämpfers in einer fast völlig komprimierten Position;
11A ist eine Teilquerschnittsansicht einer ersten alternativen Bypass-Ventilanordnung für den Stoßdämpfer;
11B ist eine Draufsicht eines Bereichs der Bypass-Ventilanordnung von 11A;
12A ist eine Teilquerschnittsansicht einer zweiten alternativen Bypass-Ventilanordnung für den Stoßdämpfer;
12B ist eine Draufsicht eines Bereichs der Ventilanordnung von 12A;
12C ist eine Kopfquerschnittsansicht eines unteren Bereichs der Ventilanordnung von 12A und 12B;
13 liefert eine vordere Draufsicht einer vorderen Teleskopgabel-Aufhängungsbaugruppe, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
14 liefert eine Längsquerschnittsansicht der Bypass-Ventilanordnung längs der Linie 14-14 von 13;
15 und 16 liefern Teillängs-Querschnittsansichten des Bypass-Ventils bzw. von Kolbenbereichen der Bypass-Ventilanordnung von 13;
17 liefert eine Längsquerschnittansicht einer noch weiteren alternativen Ausführungsform einer Bypass-Ventilanordnung; und
18 und 19 liefern Teil-Längs-Querschnittsansichten des Bypass-Ventils bzw. der Kolbenbereiche der Bypass-Ventilanordnung von 17.
Das Stoßdämpfer-Dämpfungssystem der vorliegenden Erfindung kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen verwendet werden. Das hier offenbarte und beschriebene System ist jedoch besonders für Fahrzeuge, speziell für Mountain-Bike-Fahrräder geeignet. Das System eignet sich außerdem für Motorradaufhängungssysteme, insbesondere Off-road-Motorräder. Die ausführliche Beschreibung bezieht sich hier durchwegs auf Mountain-Bikes. Es sollte jedoch verstanden sein, dass Mountain-Bikes lediglich die bevorzugte Anwendung sind und dass gleiche Konzepte und Grundsatzkonstruktionen bei anderen Stoßdämpferanwendungen verwendet werden können.
Das Dämpfungssystem des vorliegenden Stoßdämpfers ist besonders vorteilhaft bei Mountain-Bikes, da große, mittlere und kleine Unebenheiten, Höhenunterschiede und stoß-erzeugende Flächen während des Fahrens mit einem Mountain-Bike vorgefunden werden. Üblicherweise treten Unebenheiten niedriger Amplitude mit einer hohen Frequenz auf. Beispielsweise hat eine Waschbrett-Kieselstraße zahlreiche eng aneinander liegende kleine Unebenheiten, die Stöße hoher Frequenz und niedriger Amplitude bei den Rädern des Fahrrads bilden. Umgekehrt haben Unebenheiten mit hoher Amplitude eine relativ niedrigere Frequenz, da die Größe der Unebenheit selbst diktiert, dass die Unebenheiten in etwa voneinander beabstandet sind. Eine Straßenbordkante ist ein Beispiel einer hohen Amplitude und einer Unebenheit mit niedriger Frequenz. Zahlreiche Felsen, Unebenheiten. Wurzeln und andere Hindernisse werden vorgefunden, wenn mit dem Fahrrad abseits der Straße gefahren wird. Der Stoßdämpfer der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, alle diese Unebenheiten zu handhaben. Außerdem kann der Stoßdämpfer so programmiert sein, andere unerwünschte Radfahreffekte, bsp. Pogo-Effekte oder ruckweises Bewegen zu reduzieren, bsp. die durch eine Kette induzierte Aufhängungswirkung.
1 zeigt ein Mountain-Bike mit dem Stoßdämpfer der vorliegenden Erfindung. Das Fahrrad 10 besitzt einen Rahmen, Räder 14, eine vordere Aufhängung 16 und eine hintere Aufhängung 18.
Die vordere Aufhängung 16 ist am Kopfrohrbereich des Rahmens 12 angebracht und besitzt Gabeln 20, die sich nach unten von Gestängen 22 erstrecken, die die Gabeln 20 mit dem Rahmenkopfrohr verbinden. Ein vorderer Stoßdämpfer 24 ist zwischen den Gestängen 22 angeordnet, um eine vordere Aufhängungswirkung bereitzustellen. Sowohl die Stoßabsorption als auch die Dämpfung werden durch den vorderen Stoßdämpfer 24 geliefert, wie unteren ausführlich beschrieben wird. Die vordere Aufhängung 16 kann viele alternative Ausbildungen haben, beispielsweise Teleskop-Gabeln, andere Gestängemechanismen oder stoß-absorbierende Stößel. Das gleiche Dämpfungskonzept, welches hier erläutert wird, kann bei diesen anderen Anordnungen angewandt werden.
Die hintere Aufhängung 18 besitzt einen hinteren Schwingarm 26, der drehbar am Rahmen 12 über einen Wellenzapfen 28 angebracht ist. Ein hinterer Stoßdämpfer 30 ist ebenfalls an einem Ende am Rahmen 12 angebracht. Stoßanker 32 erstrecken sich nach oben vom hinteren Ende des Schwingarms 26 zum unteren Ende des hinteren Stoßdämpfers 30. Wenn somit der Schwingarm 26 nach oben um den Wellenzapfen 28 dreht, wird der Stoßdämpfer 30 komprimiert, so dass zugelassen wird, dass das hintere Rad 14 sich relativ zum Rahmen 12 bewegt, um den Stoß zu absorbieren und zu dämpfen. Wiederum können alternative hintere Aufhängungssysteme bei hinteren Stoßdämpfer 30 verwendet werden. Andere Systeme können vereinheitliche hintere Dreiecke, vereinheitlichte Schwingarm- und Kettenankeranordnungen und andere Gestängebaugruppen aufweisen. Die Hebekraftverhältnisse auf dem Stopfdämpfer können sich ändern, beispielsweise, während man noch die gleiche Kerndämpfungstechnologie verwendet. Die Konzepte hier können auch bei Zugstoßdämpfern angewandt werden. Bei allen diesen Systemen ist die Dämpfung der Aufhängungswirkung vorteilhaft.
Das Fahrrad 10 besitzt außerdem ein Antriebssystem 34. Das Antriebssystem 34 ist vorzugsweise konstruiert, wie durch den Stand der Technik bekannt ist. Das Antriebssystem 34 besitzt eine Kette 36, die sich rundum Zahnkränze 38 erstreckt, die am Rahmen 12 über das Drehlager angebracht sind. Außerdem sind Kurbeln 40 an den Zahnkränzen 38 mit Pedalen 42 an den äußeren Enden befestigt. Hintere Zahnräder 44 sind am hinteren Rad 14 mit einer hinteren Kettenschaltung 46 angebracht, um die Kette von einem Zahnrad zum anderen zu verschieben. Das Antriebssystem 34 ist auf Stoßdämpfer anwendbar, insbesondere in der in 1 gezeigten Anordnung, da der obere Antriebsstrang der Kette 36 sich unterhalb des Wellenzapfens 28 erstreckt, so dass, wenn die Kraft auf die Pedale 42 angelegt wird, die Kette 36 die Aufhängung 18 leicht nach unten zieht. Dies kann vorteilhaft sein, da dies hilft, die Griffigkeit des hinteren Rads 14 auf der Fahrfläche zu vergrößern. Wenn jedoch der Fahrer keine gleitende Pedalwirkung hat, können zyklische Kräfte auf die Kette 36 zyklisches ruckweises Bewegen der hinteren Aufhängung bewirken, wenn das Fahrrad gefahren wird. Wie ausführlicher unten erläutert wird, kann das Dämpfungssystem des hinteren Stoßdämpfers 30 helfen, diese durch die Kette induzierte Aufhängungswirkung zu beseitigen.
Mit Hilfe von 2A-C werden nun Details des Innenaufbaus des Stoßdämpfers 30 erläutert. Es sei angemerkt, dass, obwohl sich der Stoßdämpfer 30 auf den Stoßdämpfer bezieht, der bei der hinteren Aufhängung des Fahrrads, welches in 1 gezeigt ist, verwendet wird, der gleiche oder ähnliche Stoßdämpfer bei der vorderen Aufhängung verwendet werden kann. Äußerlich erscheint der Stoßdämpfer 30 sehr ähnlich Standard-Stoßdämpfern, die zurzeit auf dem Markt sind. Viele Details des Stoßdämpfers sind sehr ähnlich denjenigen, die durch Noleen Racing Adelanto, California hergestellt werden. Der Stoßdämpfer 30 besitzt eine Welle 48, die sich in der Behältergehäuse 50 ausdehnt. Eine Feder 52 erstreckt sich längs der Welle 48 und über einen Bereich des Behältergehäuses 50. Die Feder 52 absorbiert den Stoß und liefert Reaktion, während die Welle 48, welche sich in das Behältergehäuse 50 erstrecken, Dämpfung bereitstellt, wie nachstehend erläutert wird.
Das Behältergehäuse 50 umschließt einen Hydraulikbehälter 54 und eine Gaskammer 56. Der Hydraulikbehälter 54 ist von der Gaskammer 56 durch eine Kammerabdichtung 58 getrennt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sowohl die Gaskammer 56 als auch der Hydraulikbehälter 54 im gleichen zylindrischen Behältergehäuse 50 enthalten. Die Kammerabdichtung 58 besitzt einen O-Ring, um die Gaskammer 56 vom Hydraulikbehälter 54 zu trennen und zuzulassen, dass die Kammerabdichtung 58 sich wenn notwendig innerhalb des Behältergehäuses 50 bewegt. Die Gaskammer 56 enthält vorzugsweise Stickstoffgas, so dass zusätzliches Dämpfen bereitgestellt wird, wenn das Gas aufgrund eines zu großen Stoßes komprimiert wird. Alternativ kann die Gaskammer außerhalb des Behältergehäuses 50 in ihrer eigenen Kammer mit einem Zwischenverbindungskanal befestigt sein, wie durch den Stand der Technik bekannt ist.
Das äußere Ende des Behältergehäuses 50 gegenüber der Welle 48 besitzt eine Gehäuseanschluss-Aufhängevorrichtung 60, um das Ende des hinteren Stoßdämpfers 30 entweder am Fahrradrahmen oder an anderen Aufhängungskomponenten zu befestigen. Eine Wellenanschluss-Aufhängevorrichtung 62 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Stoßdämpfers 30 am Ende der Welle 48 vorgesehen. Es sei angemerkt, dass in 1 die Wellenanschluss-Aufhängevorrichtung 62 am Rahmen 12 befestigt ist, während die Gehäuseanschluss-Aufhängevorrichtung 60 an den Stoßankern 32 befestigt ist.
Die Feder 52 wird auf der Welle 48 und dem Behältergehäuse 50 gehalten, wobei ein Federanschlag 64 an der Welle 48 am Ende der Wellenanschluss-Aufhängungsvorrichtung 62 und am Vorspannungsrad 66 am gegenüberliegenden Ende der Feder 52 gesichert ist. Das Vorspannungsrad 66 wird auf dem Behältergehäuse 50 über ein Gewinde erfasst. Somit kann durch Drehen des Vorspannungsrads 66 die Vorspannung in der Feder 52 eingestellt werden.
Auf dem Stoßdämpfer 30 ist außerdem ein elektronisches Gehäuse 68 vorgesehen. Das Gehäuse 68 hält die Spannungsversorgung und die Schaltung sowie den Sensor, der notwendig ist, die Dämpfungswirkung des Stoßdämpfers 30 zu steuern. Das Gehäuse 68 ist am Behältergehäuse 50 mit einer Gehäuseschelle 70 gesichert, die sich rundum dessen Außenseite zwischen dem Vorspannungsrad 66 und der Gehäuseanschluss-Aufhängevorrichtung 60 erstreckt.
Der Hydraulikbehälter 54 besitzt, wenn er hergestellt wird, eine Öffnung lediglich an einem Ende, über den die Welle 48 eingeführt wird. Eine Behälterdichtung 72 (einschließlich des Dichtungskopfs, des Abstreifrings und des O-Rings) erstreckt sich rundum die Welle 48 und wird dicht innerhalb des offenen Endes des Behältergehäuses 50 gehalten, um einen umschlossenen Behälter 54 zu bilden. Eine Behälterkappe 74 ist ebenfalls auf der Außenseite der Behälterdichtung 72 vorgesehen. Die Behälterkappe 74 und die Behälterdichtung 72 stellen sicher, dass kein Hydraulik-Fluid vom Hydraulikbehälter 54 entweicht. O-Ringe sind an kritischen Stellen vorgesehen, adäquates Abdichten sicherzustellen. Sollte sich die Welle 48 gänzlich in den Behälter 54 erstrecken, wird die Behälterkappe 74 an einem Bodenpuffer 76 anliegen, der auf der Welle 48 benachbart zum Federanschlag 54 gehalten wird.
Bei Standard-Noleen-Racing-Stoßdämpfern ist innerhalb der Welle 48 eine Einstellnadel 78 untergebracht, wobei die Welle 78 hohl ist. Die Einstellnadel 78 regelt den Bypass-Fluss von Hydraulik-Fluid innerhalb des Hydraulik-Behälters hinter dem Kolben 86. Ein Einstellrad 80 ist vorgesehen, um die Einstellnadel 78 in Längsrichtung innerhalb der Welle 78 in einer herkömmlichen Weise zu bewegen. Ein Element, welches im herkömmlichen Stoßdämpfer nicht enthalten ist, d.h., ein Draht 82 erstreckt sich vom Gehäuse 68 über eine Drahtdichtung 84 in die Wellenanschluss-Aufhängevorrichtung 62. Der Draht 82 erstreckt sich dann über einen hohlen Zentralkern der Einstellnadel 78 in der Nähe von dessen Kopf. Dieser Draht verbindet elektrisch die Elektronik innerhalb des Gehäuses 68 mit dem Dämpferventil für dessen Steuerung. Da sich der Draht 82 von der Seite der Einstellnadel 78 erstreckt, muss die Drehung der Einstellnadel 78 arretiert gehalten werden. Daher erstreckt sich ein Stift 96 durch die Seite der Welle 48 in eine Ausnehmung in der Seite der Einstellnadel 78, so dass der Draht 82 zur Seite des Biegeapparats 94 kanalisiert werden kann. Wie unten erläutert wird, besitzt der Draht 82 in Wirklichkeit mehrere Drähte innerhalb eines robusten flexiblen Gehäuses.
Die Kolbenbaugruppe des Stoßdämpfers 30 sieht man in ihrem montierten Aufbau in 2A–2C und in einer Explosionsansicht in 3A. 3B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Kolbens 86. Wie man in 2A–C und 3A sieht, ist ein Band, welches aus Teflon hergestellt ist, rundum den Kolben 86 angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Ausgleichsringe 90 gegen das innerste Ende des Kolbens 86 gestapelt (die Ausgleichsringe 90 sind zusammen in 2A–C gezeigt, so dass sie so aussehen, ein einzelner abgestumpfter Konus zu sein). Die Ausgleichsringe 90 arbeiten in einer herkömmlichen Art und Weise, um den Fluid-Fluss durch den Kolben 86 zu regulieren, insbesondere während der Reaktion, wenn sich die Welle 48 weg vom Behältergehäuse 50 bewegt. Eine Mutter 92 ist auf dem innersten Ende der Welle 48 durch Schrauben aufgebracht, um die Ausgleichsringe 90 sicher gegen den Kolben 86 zu halten. Die Mutter 92 hält somit die gesamte Kolbenbaugruppe auf dem Ende der Welle 48.
Ein Biegeteil 94 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 86 von den Ausgleichsringen 90 gesichert. Das Biegeteil 94 wird ausführlicher unten in Verbindung mit 4A und 4B erläutert. Das Biegeteil 94 enthält piezo-elektrisches Material, welches mit dem Draht 82 verbunden ist, um eine Spannung am Biegeteil 94 anzulegen. Das Biegeteil 94 ist vorzugsweise auf der Welle seitlich vom Kolben 86 angeordnet, um die Kompressionsdämpfung der Kolbenbaugruppe zu steuern, wenn diese durch den Behälter 54 läuft.
Wie in 2A–2C und 3A gezeigt ist, wird auf der Wellenseite des Biegeteils 94 eine Leck-Distanzscheibe 98 gehalten und sitzt auf der Schulter der Welle 48, um die Kolbenbaugruppe zwischen der Schulter der Welle 48 und der Mutter 92 zu halten. Die Leck-Distanzscheibe 98 erlaubt das Umgehen des Fluid-Flusses hinter die Einstellnadel 78, erlaubt einen Kanal, über den der Draht 82 sich zur Seite des Biegeteils 94 erstreckt, und ruht auf der Schulter der Welle 48, um die Kolbenbaugruppe lagerichtig zu halten. Ein flexibler Maximalbegrenzungs-Dämpfer 100 ist mit der Welle 48 unterhalb der Leck-Distanzscheibe 98 kraftschlüssig verbunden. Der Maximalbegrenzungs-Dämpfer ist nützlich, wenn die Welle 48 immer aus dem Ende ihres Hubs durch die Feder 52 gedrückt wird, so dass der Dämpfer 100 die Behälterdichtung 72 kontaktiert.
Eine Sensorbaugruppe ist vorgesehen, um sowohl den Versatz der Welle 48 als auch der Kolbenbaugruppe in Bezug auf das Behältergehäuse 50 wie auch die Geschwindigkeit der Welle 48 und der Kolbenbaugruppe zu ermitteln. Es wird ein riesiger magneto-ristriktiver Sensor (GMR) verwendet. Alternativ können andere Sensoren verwendet werden, um entweder den Versatz oder die Geschwindigkeit der Welle 48 in Bezug auf das Gehäuse 50 zu ermitteln. Beispielsweise können Annäherungssensoren, Variabel-Reluktanz-Sensoren oder andere magnetische oder mechanische Sensoren verwendet werden. Die GMR-Sensoren werden auch als magneto-resistive Sensoren bezeichnet. (Eine Beschreibung dieser Sensoren kann im Stand der Technik gefunden werden, beispielsweise in der US-PS 5 450 009 (Murakami) und in mehreren Veröffentlichungen. Beispiele von Artikeln, welche diese Sensoren erläutern, umfassen "Magnetic Field of Dreams", von John Carey, Business Week, 18. April 1994; "The Attractions of Giant Magnetoresistance Sensors" von Ted Tingey, Electrotechnology, Band 7, Teil 5, Seite 33 bis 35, Oktaber bis November 1994; und in "High Sensitivity Magnetic Field Sensor Using GMR Materials With Integrated Electronics" von Jay L. Brown, Proc. IEEE International Symposium on Circuits and Systems, Band 3, Seite 1864-1867, 1995). Der Sensor und die Steuerungseinrichtung umfassen einen Magneten 102, der um eine Mutter 92 auf dem Ende der Kolbenbaugruppe gesichert ist. Ein Sensor 104 ist im Gehäuse 68 benachbart zum Behältergehäuse 50 in der Nähe von dessen geschlossenem Ende gesichert. Der Sensor 104 kann alternativ am Ende des Gehäuses 50 montiert sein. Der Sensor 104 ist mit einer Schaltungsplatte 106 (oder alternativ einem Mikroprozessorchip, der die Mikroprozessor-Logik enthält, um das Biegeteil 94 auf der Basis des Ermittlungssignals vom Sensor 104 zu steuern) verbunden. Die Schaltungsplatte 106 wird dann wiederum mit dem Draht 82 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Biegeteil 94 verbunden. Der Arbeitsweise der Schaltungsplatte 106 wird ausführlicher in Verbindung mit 6 erläutert. Eine Batterie 108 wird ebenfalls innerhalb des Elektronik-Gehäuses 68 gehalten, um Spannung zum Sensor 104 und zum Biegeteil 94 zu liefern. Vorzugsweise wird eine herkömmliche 9-Volt-Batterie innerhalb des Elektronik-Gehäuses 68 verwendet, um die Spannung, welche für das Biegeteil den Sensor erforderlich ist, zu liefern.
Mit Hilfe von 3B werden weitere Details beschrieben, wie der Kolben und die Ventilbaugruppe funktionieren. Der Kolben 86 ist von der Art, die manchmal mit Ausgleichsringen 90 verwendet wird. Der Kolben 86 besitzt eine Wellenbohrung 110, welche über das Ende der Welle 48 gleitet, damit dieser darauf gehalten wird. Die Wellenbohrung 110 ist in dessen Mitte angeordnet und besitzt einen kreisförmigen Querschnitt. Eine Umfangsausnehmung umgibt die äußere gekrümmte Seite des Kolbens 86. Die Umfangsausnehmung 112 ist so größenmäßig ausgebildet, um darin das Teflonband 88 aufzunehmen. Die Fläche des Kolbens 86, welche in Richtung auf die Welle 48 gedreht ist, ist in 3B gezeigt. Die großen Öffnungen im Kolben 86 sind die Kompressionsflusskanäle 114. Diese Kanäle erstrecken sich gänzlich durch den Kolben 86 und beginnen in Wirklichkeit mit Ausnehmungen auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 86, von der, die in 3B gezeigt ist. Damit tritt während der Kompression (wenn die Welle 48 in den Behälter 54 gedrückt wird, siehe 2B) Fluid leicht in Kanäle 114 ein, da die Ausnehmungen es erlauben, dass der Fluss unterhalb der Ausgleichsringe 90 in Kanäle 114 fließt. Das Biegeteil 94 ist jedoch benachbart zur Wellenseite des Kolbens 86 gesichert, um somit den Fluid-Fluss über Kanäle 114 an deren Ausgangsenden zu hindern.
Durch Steuern der Steifigkeit oder der Vorspannung des Biegeteils kann der Fluss durch die Kompressionsflusskanäle 114 (siehe 2B) effektiv gesteuert werden, um das Dämpfen zu steigern oder zu vermindern.
Die Reaktionsflusskanäle 116 erstrecken sich ebenfalls durch den Kolben 86. Es sei angemerkt, dass diese Kanäle innerhalb einer Reaktionsflussausnehmung 118 gehalten sind, so dass das Biegeteil 94 den Fluss von Fluid zurück durch die Reaktionsflusskanäle 160 nicht signifikant versperren kann (siehe 2C). Es sei jedoch angemerkt, dass die Größe dieser Kanäle etwas kleiner ist als die der Kompressionsflusskanäle 114, so dass das Reaktionsdämpfen allgemein größer ist als das Kompressionsdämpfen. Der Fluss durch die Reaktionsflusskanäle 116 erstreckt sich von der Fläche, welche in 3B gezeigt ist, zur gegen überliegenden Fläche, wenn sich die Kolbenbaugruppe in der Richtung der Welle 48 bewegt. Der Fluss in dieser Richtung wird durch die Ausgleichsringe 90 versperrt, welche durch den Fluss durch die Reaktionsflusskanäle 116 abgelenkt werden, und durch etwas Fluss durch die Kompressionsflusskanäle 114. Die Reaktionsflussausnehmung 118 erstreckt sich nicht nur rundum den Eintritt der Reaktionsflusskanäle 116, sondern umfasst Arme, welche sich zwischen den Kompressionsflusskanälen 114 erstrecken, so dass sich der Fluss rundum das Biegeteil 94 zwecks Reaktionswirkung bewegen kann.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung werden die Ausgleichsringe 90 durch ein Biegeteil ersetzt, beispielsweise das Biegeteil 94, um somit das Reaktionsdämpfen wie auch das Kompressionsdämpfen mit der Kolbenbaugruppe besser zu steuern.
Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Flusskanal oder die Kanäle in der Seite eines modifizierten Behältergehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist das Biegeteil so positioniert, den Fluid-Fluss von einer Seite des Kolbens zur anderen über den Kanal im Gehäuse zu regulieren, wenn der Kolben über den Behälter gezwungen wird. Die Steuerung des Biegeteils beeinflusst dann den Dämpfungspegel.
Mit Hilfe von 4A und 4B wird der Aufbau des Biegeteils 94 nun beschrieben. Das Biegeteil 94 weist eine Platte 120 auf, die vorzugsweise aus einem Polyimid-Material hergestellt ist. Ein Polyimid-Polymer wird vorzugsweise aufgrund von dessen Robustheit und elektrischer Isolationscharakteristik verwendet. Die Platte 120 weist eine Mittelöffnung 122 auf, welche über das Ende der Welle 48 zwischen dem Kolben 86 und der Leck-Distanzscheibe 98 gleitet. Es sei angemerkt, dass der Kopf der Leck-Distanzscheibe 98 einen kleinen zylindrischen Ansatz aufweist, um einen Spalt des äußeren Bereichs der Platte 120 vom Rest der Leck-Distanzscheibe zu bilden, um zu erlauben, dass das Biegeteil 94 sich nach unten in Richtung auf die Leck-Distanzscheibe biegt.
Innerhalb der Platte 120 werden eine piezo-elektrische Kopfschicht und eine piezo-elektrische Bodenschicht 126 gehalten. Die Kopfschicht 124 und die Bodenschicht 126 sind voneinander beabstandet. Alternative Ausführungsformen der Erfindung besitzen lediglich eine einzelne piezo-elektrische Schicht oder mehr als zwei piezo-elektrische Schichten. Die piezo-elektrischen Schichten 124 und 126 sind ebenfalls plattenförmig in parallelen Ebenen zueinander ausgebildet und sind parallel zur Ebene der Platte 120. Eine erste und eine zweite Elektrode 128 und 130 kontaktieren die oberen und unteren Flächen der Kopfschicht 124. Die Elektroden 128 und 130 sind mit der Schaltungsplatte 106 verbunden, so dass eine Spannung an die piezo-elektrische Kopfschicht 124 angelegt werden kann. Wie in 4A und 4B gezeigt ist, sind ein erster und ein zweiter Verbinder 136 und 138 zur Verbindung mit Drähten, die innerhalb des Drahts 82 gehalten werden, vorgesehen. Eine dritte und vierte Elektrode 132 und 134 sind in gleicher Weise wie oben gesichert und unterhalb der piezo-elektrischen Bodenschicht 126 angeordnet, so dass eine Spannung daran angelegt werden kann. Es sei angemerkt, dass die dritte Elektrode 132 benachbart zur zweiten Elektrode 130 ist, jedoch nicht mit ihr in Kontakt kommt. Damit können Spannungen unabhängig an die Kopfschicht 124 und die Bodenschicht 126 angelegt werden. Gemäß 4A und 4B sind ein dritter und ein vierter Verbinder 140, 142 mit der dritten und der vierten Elektrode 132 und 134 gekoppelt.
Wenn eine Spannung an die piezo-elektrische Kopfschicht 124 angelegt wird, biegt sich das Material in einer Richtung in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung. Die piezo-elektrische Schicht wird immer vorgespannt sein, um sich so zu biegen, dass die konkave Seite der Schicht die positive Polarität ist, während die konvexe Seite die negative Polarität ist. Wenn daher eine Spannung an die Kopfschicht 124 in der gleichen Richtung wie an die Bodenschicht 126 angelegt wird, werden sich beide piezo-elektrischen Schichten verbiegen oder zumindest in der gleichen Richtung vorgespannt sein und das Biegeteil 94 in der gleichen Richtung vorspannen. Da das Biegeteil 94 gegen die Kompressionsflusskanäle 114 des Kolbens 86 lagert, wird, wenn die erste Elektrode 128 und die dritte Elektrode 132 die negative Polarität haben, wenn die Spannung an die Kopfschicht 124 und die Bodenschicht 126 angelegt wird, das Dämpfen vergrößert, da das Biegeteil 94 dazu neigen wird, stark in Richtung auf den Kolben 86 vorgespannt zu werden. Damit ergibt sich gesteigertes Dämpfen, da der Fluid-Fluss durch die Kompressionsflusskanäle 114 durch das Biegeteil 94 wesentlich höher beschränkt ist, wobei dies im Wesentlichen eine höhere Federkonstante unter der angelegten Spannung hat. Wenn alternativ dazu die erste und die dritte Elektrode 128 und 132 die positive Polarität haben und die zweite und die vierte Elektrode 130 und 134 eine negative Polarität haben, wird das Biegeteil 94 leicht weg von den Kompressionsflusskanälen 114 vorgespannt, wodurch das Kompressionsdämpfen vermindert wird, da der Kolben 86 durch den Behälter 54 kraftmäßig beaufschlagt wird. Wenn keine Spannung an die Schichten 124 und 126 angelegt wird, beeinflusst dann die normale Steifigkeit der Platte 120 den Fluss mit einem mittleren Dämpfungspegel.
Alternativ können unterschiedliche Dämpfungspegel dadurch erreicht werden, dass die Spannung, die an die Kopfschicht 124 und an die Bodenschicht 126 angelegt wird, bevorzugt lediglich durch Ändern der Polarität der angelegten Spannung angelegt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vergrößern Verstärker die Spannung von der 9-Volt-Batterie auf 200 Volt, die an die piezo-elektrischen Materialschichten angelegt wird.
Bei noch weiteren alternativen Ausführungsformen kann ein anderes "Biegeteil" verwendet werden. Beispielsweise ist in 5 ein anderes Biegeteil 94' dargestellt. Das Biegeteil 94' nutzt alternativ geformte Elektroden 128', arbeitet jedoch ähnlich wie das Biegeteil 94. Alle entsprechenden Komponenten des Biegeteils 94' sind gleich wie für das Biegeteil 94 bezeichnet, jedoch mit einem Strich versehen. Als weiteres Beispiel könnten anstelle der Verwendung eines piezo-elektrischen Materials, um das Biegeteil-Ventil zu bewegen, andere Primärbewegungsteile die Vorspannkraft eines Biegeteils, welches einen Fluid-Kanal überdeckt, ändern. Beispielsweise könnte ein Elektromagnet dazu verwendet werden, die Kraft eines Biegeteils gegen eine Flussöffnung zu ändern.
In gleicher Weise kann, wenn die Ausgleichsringe 90 durch ein Biegeteil-Ventil ersetzt werden, beispielsweise eines, welches in Bezug auf das Biegeteil 94 beschrieben wurde, die Reaktionsdämpfung durch Anwenden einer Spannung an piezo-elektrisches Material innerhalb einer Platte gesteuert werden.
6 zeigt in einem schematischen Diagramm eine grundsätzliche Logikschaltung, um die beiden piezo-elektrischen Schichten 124 und 126 innerhalb des Biegeteils 94 anzusteuern. Wenn sich der Stoß bewegt, sendet der Positions- und Geschwindigkeitssensor 104 Signale über einen Instrumentenverstärker zum Mikroprozessor. Die Logik im Mikroprozessor sendet bei vorher festgelegten Bedingungen Signale zum Verstärker, so dass die Spannung über den Verstärker an die piezo-elektrische Kopfschicht und die piezo-elektrische Bodenschicht in einer gewünschten Weise geliefert wird, um den Dämpfungspegel zu erhöhen oder zu vermindern, wobei die Biegevorspannung des Biegeteils 94 geändert wird., Der Verstärker ändert die an das piezo-elektrische Material angelegte Spannung von 9 Volt auf vorzugsweise 200 Volt. Obwohl in 6 Piezoelemente A und B so gezeigt sind, dass diese miteinander verbunden sind, sollte angemerkt werden, dass dies lediglich ein schematisches Diagramm ist und dass Piezoelemente A und B unabhängig von angelegten Spannungen über diese in einer Richtung oder der anderen Richtung eingeschaltet und ausgeschaltet werden können. Die spezielle Elektronik für eine solche Schaltung, welche selektiv Spannungen an die piezo-elektrische Kopfschicht und Bodenschicht 124 und 126 anlegen würde, kann schnell durch den Fachmann auf dem Gebiet der Elektronik erlangt werden. Alternativ kann anstelle einer 9-Volt-Batterie eine andere Batterie oder Spannungsversorgung verwendet werden. Wenn beispielsweise das vorliegende System bei einem Motorrad verwendet würde, könnte die Spannungsversorgung von der Spannungsversorgung des Motorrads herkommen (beispielsweise der Batterie oder dem Zündmagnet).
Die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Wellengeschwindigkeit des Stoßdämpfers für ein jedes der drei Grundsatzszenarien des Biegeteils 94 ist in 7A gezeigt. Die Linie, welche die Dämpfungskraft "MID" zeigt, ist der Zustand, bei dem keine Spannung an die Kopfschicht 124 und die Bodenschicht 126 des piezo-elektrischen Materials angelegt wird. In diesem Zustand arbeitet das Biegeteil 94 ähnlich wie eine Metallscheibe, die weg vom Fluss durch den Kolben 86 abgelenkt wird, wenn der Kolben 86 über den Hydraulik-Behälter 54 kraftmäßig beaufschlagt wird. Mit einem Anstieg der Wellengeschwindigkeit wird die Dämpfungskraft natürlich vergrößert. Wenn jedoch eine Spannung an die piezo-elektrische Kopfschicht 124 und die Bodenschicht 126 angelegt wird, so dass die negative Polarität an die erste und dritte Elektrode 128 und 132 angelegt wird, wird der Zustand des maximalen Dämpfens erreicht, so dass die Dämpfung der Kurve "MAX" folgt, welche in 7A gezeigt ist. Wenn jedoch die Polarität umgekehrt wird, so dass das Biegeteil 94 weg vom Kolben 86 vorgespannt ist, folgt die Dämpfungskraft der Kurve "MIN", die in 7A gezeigt ist. Damit können ohne Änderung der Höhe der angelegten Spannung; jedoch unmittelbar durch Ändern der Polarität der Spannung oder ob die Spannung überhaupt angelegt wird, drei diskrete Dämpfungspegel erreicht werden. Bei diesen Dämpfungspegeln wird die Dämpfung mit der Wellengeschwindigkeit vergrößert.
Der Dämpfungspegel "MID" ist so, dass das Biegeteil gleich reagiert, wenn die aktuelle Dämpfungskolbenbaugruppe mit Scheiben anstelle des Biegeteils 94 verwendet wird, so dass, wenn keine Spannung an die piezo-elektrische Schicht angelegt wird, die Stoßdämpfer noch eine gute Stoßdämpferleistung liefern. Dies würde beispielsweise der Fall sein, wenn die Batterie nicht funktioniert, oder im Fall eines anderen elektrischen Ausfalls.
Mit Hilfe von 7B wird nun ein bevorzugtes Programmieren des Dämpfers beschrieben. Mit dem Fahrergewicht auf dem Fahrrad 10 wird sich der Stoßdämpfer 30 auf ungefähr 20% des Hubs bewegen. In diesem Zeitpunkt wird die Kompressionsdämpfung bei dem Nominalpegel (Kurve MID von 7A) sein, um einen Widerstand in Bezug auf Pogo-Wirkung des Aufhängungssystems aufgrund der ruckweisen Bewegung des Fahrens oder der Wirkung der ketten-induzierten Aufhängung zu liefern. Alternativ kann maximales Dämpfen in diesem Zeitpunkt angewandt werden, um die Pogo-Wirkung weiter zu reduzieren. Vorzugsweise wird jedoch der Dämpfungspegel MID bis ungefähr 25% des Hubs bereitgestellt.
Sobald sich die Welle über den Punkt von 25% bewegt, schaltet das System auf minimales Dämpfen, indem die passende Spannung mit der geeigneten Polarität an den piezo-elektrischen Schichten 124 und 126 angelegt wird. Somit, wenn der Fahrer einen Stoss mit niedrige Amplitude und höherer Frequenz vorfindet, befindet sich das Dämpfen bei einem minimalen Pegel, um in der Lage zu sein, schnell auf den Stoß anzusprechen und diesen zu absorbieren, ohne dass der Stoß auf den Fahrer über den Fahrradrahmen 12 übertragen wird.
Wenn die Welle über 50% des Hubs kommt, wird deren Geschwindigkeit durch den Sensor und Chip berechnet. Wenn die Geschwindigkeit größer ist als ungefähr 30 Inches pro Sekunde, schaltet das System auf den Dämpfungspegel MID. Dies wird im Fall sein, wenn eine größere Unebenheit vorgefunden wird. Wenn die Geschwindigkeit der Welle größer als 60 Inches pro Sekunde ist, würde das Dämpfen unmittelbar auf den Dämpfungspegel MAX schalten, um mit extrem großen Unebenheiten fertig zu werden. Bei einem Hub von 70% wird die Wellengeschwindigkeit neu berechnet, und, wenn diese größer als 30 Inches pro Sekunde ist und nicht im Pegel MAX ist, würde dann auf diesen Pegel umgeschaltet werden. Somit wird das System vermeiden, dass die Aufhängung vollkommen vom Boden getrennt wird, wobei vergrößertes Kompressionsdämpfen bereitgestellt wird, um die großen Stöße zu handhaben.
Wenn die Welle zurückkehrt auf eine Position, die kleiner ist als 50% des Hubs, schaltet das System auf den Steifigkeitspegel MID, wenn es nicht schon dort ist. Obiges ist lediglich ein mögliches Szenario, welches in der Logikschaltung auf der Schaltungsplatte oder Chip programmiert werden kann, so dass die Aufhängungsdämpfung auf damit vorgefundene Stöße aktiv und unmittelbar anspricht. Die Figuren oben für die Geschwindigkeit und den Versatz sind in lediglich einer Art, die verwendet werden könnte. In Abhängigkeit davon, wie der Stoß mit einem bestimmten Aufhängungssystem und den gewünschten Attributen des Stoßes eingerichtet ist, können diese Zahlen geändert werden und der Chip oder die Schaltungsplatte kann entsprechend programmiert werden.
Damit wird der Dämpfungspegel automatisch und während des Fahrens sofort geändert, so dass Unebenheiten mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz mit minimalen Dämpfen leicht absorbiert werden, während Unebenheiten mit sehr hoher Amplitude und niedriger Frequenz durch hohes Dämpfen absorbiert werden, so dass die Aufhängung sich nicht vom Boden trennt, und vermieden wird, dass bei einem Stoß zu schnelles Zurückspringen erfolgt. Sowohl die Geschwindigkeit als auch der Versatz der Welle in Bezug auf das Behältergehäuse 50 sind für passendes Dämpfen wichtig. Wenn der Hub 50% durchläuft, jedoch die Geschwindigkeit sehr niedrig ist, ist vergrößertes Dämpfen nicht erforderlich. Wenn jedoch der Hub 50% mit einer sehr hohen Geschwindigkeit durchläuft, kann vergrößertes Dämpfen für verbesserte Stoßabsorberleistung effektiv sein. Trotzdem können alternative Ausführungsformen auch angewandt werden, wo die Geschwindigkeit selbst oder der Versatz selbst gemessen werden und der Dämpfungspegel auf der Basis eines einzelnen Eingangssig nals eingestellt wird. Außerdem kann in weiteres Sensoreingangssignal dazu verwendet werden, Dämpfungspegel zum Steuern.
Mit Hilfe von 8–12 wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Bypass-Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Bypass-Ventil nutzt viele der gleichen Konzepte und Merkmale, die oben erläutert wurden, insbesondere bei der bevorzugten Ausführungsform. Insbesondere richtet sich die obige Erläuterung der Arbeitsweise der elektronischen Schaltung, um die Dämpfungskräfte während bestimmter Bereiche des Hubs des Kolbens oder des Hubs der Aufhängung zu erhöhen oder zu vermindern, im Wesentlichen auf die Ausführungsformen, die nachstehend erläutert werden. Die oben erläuterten Vorteile richten sich ebenfalls auf diese Ausführungsformen. Die letzten beiden Zahlen der Nummerierung sind die gleichen wie oben für ähnliche oder identische Elemente, die nachstehend bezeichnet sind.
Die bevorzugte Ausführungsform des Bypass-Ventils nach der Erfindung wird anschließend mit Hilfe von 8–10 erläutert. Das Bypass-Ventil arbeitet mit einer Stoßabsorbereinrichtung sehr ähnlich der, die oben beim Stoßdämpfer erläutert wurde, der eine Welle 148 hat, um die eine Feder 152 angeordnet ist, und die Welle mit einem Kolben 186 verbunden ist, der innerhalb eines Hydraulik-Behälters 154 verschiebbar angeordnet ist. Der Hydraulik-Behälter 154 ist mit einem Behältergehäuse 150 ausgebildet. Bei dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung besitzt das Behältergehäuse 150 einen Gehäuseflansch 249, um die Bypass-Ventilanordnung zu sichern.
Der Kolben 186 kann an seinem Ende Piezoplatten aufweisen, um den Fluss durch den Kolben 186 wie oben beschrieben zu steuern. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers 130 mit der Bypass-Ventilanordnung werden herkömmliche Reaktionsscheibenringe 190 und Kompressionsscheibenringe 191 gegen die vordere und hintere Seite des Kolbens 186 verwendet. Der Kolben 186 weist einen Magnet 202 auf, der um die Mutter 192 gesichert ist, um ein bevorzugtes Verfahren zum Abtasten der Position und des Versatzes des Kolbens 186 in Bezug auf das Gehäuse 150 in Kombination mit einem Sensor 104 bereitzustellen, der in der Nähe des Gehäuseanschluss-Aufhängungsvorrichtung 160 des Stoßdämpfers 130 wie oben beschrieben gesichert ist. Scheibendistanzscheiben 190 und 191 sind vorzugsweise ein Stapel dünner Metalldistanzscheiben, die angeordnet und eingestellt werden können, um Kenndaten zur Kompressions-Reaktionsdämpfung vorher einzustellen. Mit der Bypass-Ventilanordnung können Scheibendistanzscheiben 190 und 191 angeordnet und konstruiert werden, dass höhere Dämpfung über den Kolben 186 aufgrund der Extradämpfung erreicht wird, die durch die Bypass-Ventilbaugruppe zugelassen wird, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Bypass-Ventilbaugruppe ist am besten in 8 und 9 gezeigt. Das Behältergehäuse 150 ist speziell konstruiert, um somit den Gehäuseflansch 249 aufzunehmen, um die Elemente der Bypass-Ventilbaugruppe zu sichern. Das Behältergehäuse 150 besitzt das Standard-Gehäuse, um den Hydraulik-Behälter 154 zu bilden. Innerhalb der Seiten des Behältergehäuses 150 erstrecken sich Einlassöffnungen 256 und der Auslasskanal 276 durch diese in die Einlaufkammer 258. Eine Drosselscheibe 254 trennt die Einlaufkammer 258 vom Auslasskanal 276. Die Drosselscheibe 254 überdeckt Einlauföffnungen 256 und kanalisiert das Fluid, welches in die Einlauföffnungen 256 eintritt, zu einer Drossel 260. Die Drosselscheibe 254 besitzt allgemein eine äußere quaderartige Form mit einer unteren Ausnehmung, um eine Einlaufkammer 258 zwischen der Drosselscheibe 254 und dem Behältergehäuse 150 zu bilden. Die Drossel 260 ist ein Schlitz mit nach oben ragenden Lippen innerhalb eines Endes der Drosselscheibe 254. Die Lippen erstrecken sich nach oben von der oberen Fläche der Drosselscheibe 254.
Das Biegeteil 252 sitzt auf dem Kopf der Drosselscheibe 254. Die untere Fläche des Biegeteils 252 ist mit einer Ventilscheibe 264 geschützt. Das Biegeteil 252 hat im allgemeinen eine rechteckige Form und besitzt eine Schichtstruktur, wie die, die oben beschrieben wurde, zur Verwendung bei einer Piezoplattenausführung. Das Biegeteil 252 weist ein Biegeteilkabel 266 auf, welches sich nach oben vom hinteren Ende des Biegeteils 252 erstreckt, um elektrische Zwischenverbindungen bereitzustellen, um Spannungen an die unterschiedlichen Schichten des Biegeteils 252 anzulegen. Die Ventilscheibe 264 ist vorzugsweise aus einem Messingmaterial hergestellt und an den hinteren Enden von sowohl der Drosselscheibe 254 als auch dem Biegeteil 252 gesichert. Die Ventilscheibe 264 ist gemeinsam mit der Bodenfläche des Biegeteils 252 ausdehnbar, um dessen Bodenfläche zu schützen. Die Ventilscheibe 264 ist somit zwischen dem Biegeteil 252 und der Drosselscheibe 254 angeordnet und ruht unmittelbar auf dem Kopf der Lippen der Drossel 260, um deren Fluss mit dem Biegeteil 252 zu beschränken. Das Biegeteil 252 kann alternativ aus einem anderen Ansprechmaterial bestehen, welches auf der Basis von Magnetkräften oder elektrischen Kräften oder anderen Kräften veränderbar vorgespannt werden kann. Alternativ kann das Biegeteil 252 lediglich ein passives Biegeteil sein, beispielsweise Federstahl, um lediglich eine konstante Federkonstante oder variable Federkonstante in Abhängigkeit vom Stapel von beispielsweise Scheiben zu haben, um den Fluss durch die Drossel 260 zu beeinflussen. Eine Biegeteilschelle 268 mit Schrauben sichert das Biegeteil, die Ventilscheibe und die Drosselscheibenbaugruppe am Kopf des Behältergehäuses 150.
Eine im Wesentlichen rechteckige Bypass-Abdeckung 250 mit einer Ausnehmung in deren unterer Seite ist am Gehäuseflansch 249 angebracht, um die gesamte Ventilbaugruppe lagerichtig zu sichern. Die Bypass-Abdeckung 250 besitzt eine Kabelöffnung 269, um zuzulassen, dass sich das Biegeteilkabel 266 dadurch zwecks einer Verbindung mit einem Drahtband 274 erstreckt, welches zur Elektronikschaltungsplatte innerhalb des Elektronikgehäuses 168 führt, wie oben beschrieben. Der Kabel-O-Ring 270 und die Kabeldichtungsschelle 272 sichern den Kopf der Kabelöffnung 269, um das Biegeteilkabel 266 abzudichten, so dass kein Fluid durch die Bypass-Abdeckung 250 entweicht. Das Elektronikgehäuse 168 deckt den Kopf der Bypass-Abdeckung 250 ab und besitzt die Schaltungsplatte, die Batterie und das Drahtband, um die Vorspannung des Biegeteils 252 zu steuern, um den Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe aktiv zu steuern; die Elektronik kann das Biegeteil aktivieren, wie oben mit Hinblick auf das plattenförmige Biegeteil beschrieben wurde. Damit kann die Vorspannkraft, welche durch das Biegeteil 252 geliefert wird, auf die Drossel 260 auf der Basis des Eingangssignals, welches vom Sensor 204 empfangen und zur Schaltungsplatte übertragen wird, variiert werden.
Mit Hilfe von 8, 10A und 10B wird nun die Grundsatzfunktion der Bypass-Ventilbaugruppe beschrieben. Der in 8 gezeigte Stoßdämpfer 130 befindet sich in seiner Anfangsposition, bevor er entweder durch das Gewicht des Fahrers oder durch Kräfte, die auf den Stoßdämpfer 130 wirken, komprimiert wird, beispielsweise Unebenheiten oder Stößen in Bezug auf das Fahrrad oder einer andere Vorrichtung, an der der Stoßdämpfer 130 angebracht ist. Die folgende Beschreibung wird sich auf einen Stoßdämpfer 130 zur Verwendung bei seiner bevorzugten Anwendung bei einem Mountain-Bike beziehen. Es sollte jedoch verstanden sein, dass der Stoßdämpfer 130 bei anderen Gegenständen einschließlich anderer Fahrzeuge, Maschinen oder andere Einrichtungen verwendet werden könnte.
Für die in 8 gezeigte Anfangsposition sei angemerkt, dass der Kolben 186 unterhalb sowohl der Einlauföffnung 256 als auch des Auslaufkanals 276 ist, so dass Kompression des Kolbens 186 innerhalb des Hydraulik-Behälters 154 keinen Bypass-Fluss liefern wird. Damit ist der Anfangshub des Kolbens 186 aufgrund davon etwas steif, so dass er keine Extradämpfungswirkung hat. Dies ist am Anfang des Hubs wünschenswert, um die fahrer- oder pedal-induzierte Aufhängungsaktion in Bezug auf das Mountain-Bike zu vermindern. Dies ist außerdem der allgemeine Bereich, in welchem die Vorlast vom Gewicht des Fahrers auf den Stoßdämpfer 130 wirken wird. Damit ist es wünschenswert, dass der Stoßdämpfer 130 nicht unter der Vorlast des Fahrers übermäßig komprimiert wird, sondern das meiste seiner Aufhängungswirkung für aktuelle Stöße in Verbindung mit Fahren hält. Alternative Ausführungsformen der Erfindung können, wobei anfängliches sanftes Dämpfen erforderlich ist, einen Überlaufkanal 276 aufweisen, der sich unterhalb des Kolbens 186 erstreckt, wenn dieser in der Nicht-Hub-Position ist, die in 8 gezeigt ist. Es sei angemerkt, dass in dieser Position, wenn eine Kraft angelegt wird, den Kolben 186 innerhalb des Behälters 154 zu komprimieren, der Druck ausgeglichen sein wird und kein wesentlicher Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe auftreten wird. Lediglich der Fluss von einer Seite des Kolbens 186 zur anderen muss über den Kolben 186 selbst auftreten. Wenn keine Flusskanäle im Kolben 186 vorgesehen sind, kann die Bewegung aufgrund der Kompression des Gases in der Gaskammer 156 noch zugelassen werden. Dies würde der Fall sein, wenn besonders steifes Dämpfen während des Anfangsbereichs des Hubs des Stoßdämpfers 130 gewünscht wird.
10A zeigt eine Zwischenhubposition des Kolbens 186 innerhalb des Behälters 154. In dieser Position befindet sich der Kolben 186 über dem Auslaufkanal 276, so dass ein Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe zugelassen wird; wenn der Kolben 186 weiter innerhalb des Behälters 154 einen Druck ausübt, wird Fluid durch Einlauföffnungen 256 in die Einlaufkammer 258 erzwungen. Von der Einlaufkammer 258 läuft Fluid zur Drossel 260 und wird gegen die untere Seite der Ventilscheibe 264 gedrückt, die lagerichtig durch das Biegeteil 252 gehalten wird. Es sei angemerkt, dass das Biegeteil 252 gegen die Drossel 260 vorgespannt ist, welche durch die Logikschaltung der Schaltungsplatte gesteuert wird, die innerhalb des Elektronikgehäuses 168 wie oben beschrieben untergebracht ist. Alternativ kann die variable Vorspannung des Biegeteils 252 ausgeschaltet werden, so dass die natürliche Federelastizität des Biegeteils 252 einfach mit einer konstanten Vorspannung gegen die Drossel 260 arbeitet, um den Fluss zu steuern. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform der Elektronik kann das Biegeteil 252 auf einen gesetzten Zustand vorgespannt sein, indem eine konstante Spannung an das piezo-elektrische Material angelegt wird, welches innerhalb des Biegeteils 252 angeordnet ist. In jedem Fall läuft, wenn der Druck des Fluids ausreichend gegen das Biegeteil 252 drückt, das Fluid zwischen der Drossel 260 und der Biegeteilventilscheibe 264, um in den Auslaufkanal 256 einzutreten und den hinteren Kolben 186 aufzufüllen. Es sei angemerkt, dass in diesem Bereich des Kolbens 186 die Kompression die niedrigste Dämpfungskraft bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist, da zugelassen wird, dass Fluss durch alle Einlassöffnungen 256 (vorzugsweise fünf fließt und aus Auslaufkanal 256 zurück zur hinteren Seite des Kolbens 186 fließt.
In der in 10B gezeigten Position des Kolbens 186 wird der Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe wiederum etwas eingeschränkt. Der Grund dafür liegt darin, dass die Seiten des Kolbens 186 zunächst die ersten Löcher der Einlauföffnungen 256 blockieren und dann alle Einlauföffnungen 256 blockieren, so dass sich kein Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe ausdehnt. Damit wird der Stoßdämpfer 130 viel steifer. Dies kann äußerst vorteilhaft sein, zu vermeiden, dass der Stoßdämpfer 130 während eines schweren Stoßereignisses sich vom Boden trennt. Wenn die Einlauföffnungen 256 sequentiell überdeckt werden, steigt die Dämpfungskraft des näheren Kolbens an, und der Stoßdämpfer 130 kommt dazu, sich vom Boden zu lösen. Somit werden drei Einlassöffnungen 256 zunächst überdeckt und danach werden die beiden zusätzlichen Öffnungen überdeckt, bevor Fluss völlig über die Bypass-Ventilbaugruppe gesteuert wird.
Somit werden sogar ohne Elektronik oder andere Steuerung des Biegeteils 252 signifikante vorteilhafte Eigenschaften des Dämpfens mit der Bypass-Ventilanordnung erreicht, die oben gezeigt und beschrieben wurde. Das Dämpfen ist an dem Anfangsbereich des Stoßes höher, um mit der Vorlast des Fahrers sowie mit dem pedal- oder fahrer-induzierten ruckweisen Bewegen fertig zu werden und um diese negativen Effekte auf den Stoßdämpfer zu beseitigen. Wenn aktuelle Unebenheiten vorgefunden werden, geht der Dämpfer in einen moderaten bis niedrigen Pegel über, um zuzulassen, dass der Stoßdämpfer 130 den Stoß wirksam absorbiert. Wenn große Unebenheiten vorgefunden werden, vergrößert sich die Dämpfung progressiv, wenn der Stoß ansteigt, um die Einlauföffnungen 256 zu überdecken. Durch das weitere Einbinden eines aktiven Piezo-Biegeteils 252 in Kombination mit einem Sensor 204 kann die Geschwindigkeit des Kolbens 186 außerdem zusätzlich zum Versatz in betracht gezogen werden, um die Dämpfungskraft auf einen optimalen Pegel für die sanfteste Fahrt, die möglich ist, mit der besten Bedingung der Räder am Boden zu ändern. Diese Anordnung ist auch vorteilhaft, sollte die Elektronik oder die Verdrahtung in der piezo-elektrischen Ausführung nicht funktionieren; der Stoßdämpfer würde immer noch besser als der Standard-Stoßdämpfer arbeiten, da eine bestimmte Federkonstante zum Biegeteil 252 gehört, um Dämpfen bereitzustellen, da man eine konstante Vorspannkraft gegenüber der Drossel 260 hat.
Eine alternative Ausführungsform der Bypass-Ventilbaugruppe wird nun in Verbindung mit 11A und 11B beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ventilkörper 378 vorgesehen und wird durch ein Piezo-Biegeteil 352 bewegt. Der Ventilkörper selbst ist in Bezug auf die Fluid-Kräfte ausgeglichen, welche durch die Bypass-Ventilbaugruppe fließen, so dass das Piezo-Biegeteil 352 sich nicht allzu sehr gegen den vollen Druck des Flusses des Fluids durch die Bypass-Ventilbaugruppe stützen muss. Während der Kompression des Kolbens tritt Fluss in Einlassöffnungen 356 ein und drückt nach oben auf ein Klappenventil 388. Das Klappenventil 388 ist vorzugsweise eine dünne Folie aus rostfreiem Stahl, die leicht nach oben durch den Druck des Fluids gebogen werden kann, welches über die Einlauföffnungen 356 fließt. Das Klappenventil 388 versperrt den Fluss, der in die entgegengesetzte Richtung läuft, so dass der Fluss nicht die Einlassöffnungen 356 verlassen wird. Das Fluid tritt dann in die Einlasskammer 358 ein, welche unterhalb ist und umgibt das Biegeteil 352. Das Biegeteil 352 ist an der Kammerplatte 354 mit einer Biegeteilschelle 368 befestigt, die an dessen Boden gesichert ist. Damit wird das Biegeteil 352 an der Unterseite der Kammerplatte 354 gesichert. Die Seiten der Kammerplatte 354 sind enger als die Einlasskammer 358, so dass zugelassen wird, dass der Fluss sich über die Kammerplatte 354 in den oberen Kanal 380 bewegt, der sich zum Ventilkörper 378 erstreckt. Die Ventilkammer 378 hat eine allgemein zylindrische Form und bewegt sich in einer Richtung quer zur Längsachse des Stoßdämpfers und quer zur Längsachse des Biegeteils 352. Damit bewegt sich das Biegeteil 352 mit dem Ventilkörper 378 nach oben und nach unten, ohne die Ventilkörper 378 in einer Richtung entgegengesetzt zum Fluid-Fluss über die Bypass-Ventilbaugruppe zu bewegen. Der Ventilkörper 378 besitzt eine Ventilausnehmung an seinem unteren Bereich auf der Seite des Ventilkörpers 378, der an das Biegeteil 352 angrenzt. Das Ende des Biegeteils 352 erstreckt sich innerhalb der Ventilausnehmung 384. Ein Biegeteil-Clip 360 ist am Ende des rechteckig geformten Biegeteils 352 gesichert, welches innerhalb der Ventilausnehmung 384 eingreift. Das Biegeteil-Clip 369 hat vorzugsweise einen C-förmigen Querschnitt, und dessen Innenbereich ist am distalen Ende des Biegeteils 352 gesichert. Die äußere Ecke des Biegeteils-Clips 369 stößt gegen die Seiten der Ventilausnehmung 384, so dass, wenn das Piezo-Biegeteil 352 nach oben oder unten aufgrund einer an die Schichten angelegten Spannung vorgespannt wird (wie oben erläutert), der Biegeteil-Clip 369 den Ventilkörper 378 nach oben oder unten drücken wird, um Fluss über den Kopf des Ventilkörpers 378 zu beschränken oder zuzulassen. Der Ventilkörper 378 besitzt einen hohlen Kern 382, so dass der Ventilkörper 378 im Gleichgewicht ist. Anders ausgedrückt wird der Druck des Hydraulik-Fluids nicht allzu sehr Wirkung auf die Position des Ventilkörpers 378 haben, da zugelassen wird, dass Fluid völlig durch den Ventilkörper 378 fließt. Damit der Fluss des Bypass-Ventils verlassen kann, insbesondere den Ventilkörper 378, muss dieser über den Rand des Ventilkörpers 378 in Seitenkanäle 386 laufen. 11B zeigt den Fluss über den Kopf des Ventilkörpers 378 in Seitenkanäle 386, so dass der Fluss über den Auslaufkanal 376 austreten kann. Der obere Rand des Ventilkörpers 378 ist abgewinkelt, um die Wirkung des Flusses, den Ventilkörper 378 nach unten vorzuspannen, zu vermindern. Damit sind bei einem im Wesentlichen ausgeglichenen Ventilkörper 378 die Leistungserfordernisse, das Biegeteil 352 zu bewegen, viel geringer. Die in 11A und 11B beschriebene und gezeigte Ausführungsform arbeitet ansonsten gleich wie die bevorzugte Bypass-Ventilanordnung, die oben beschrieben wurde, wobei die Einlassöffnungen 356 und der Auslasskanal 376 entsprechend angeordnet sind.
Eine zweite alternative Ausführungsform mit einem ausgeglichenen Ventilkörper wird nun in Verbindung mit 12A–12C beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ventilkörper 478 so vorgesehen, dass er ebenfalls insoweit ausgeglichen ist, um die Wirkung der unmittelbaren Kraft des Fluids zu vermeiden, welches durch die Bypass-Ventilanordnung fließt, welche den Ventilkörper 478 weg von der Flussbeschränkung drückt und somit weniger Leistung erfordert. Die in 12A bis 12C gezeigte Ausführungsform kann sogar weniger Leistung als die anderen Ausführungsformen erfordern, und zwar aufgrund ihrer Anordnung des sekundären Flussbewegungs-Ventilkörpers 478 mit einer Membran 504. Ein Biegeteil 452 ist innerhalb einer Kammerplatte 454 in einer Weise ähnlich der wie oben in Verbindung mit 11A und B beschrieben wurde geklemmt. Das Biegeteil 452 erstreckt sich jedoch nicht zu einer direkten Verbindung mit dem Ventilkörper 478. Das Biegeteil 452 sichert die Kammerplatte 454 mit der Biegeteilschelle 468, erstreckt sich jedoch in Richtung den Ventilkörper 478 lediglich genug, um eine zweite Flussdrossel 460 abzudecken. Die sekundäre Flussdrossel 460 liefert eine kleine Öffnung benachbart zum zylindrischen Ventilkörper 478, die einen moderaten Fluid-Fluss zulässt, der sich nach oben erstreckt und der in einen sekundären Flusskanal 490 kanalisiert ist. Der sekundäre Flusskanal 490 kanalisiert den sekundären Fluss auf die Seite der Kammerplatte 454 und dann nach oben, so dass dieser in die Membrankammer 492, welche über der zylindrischen Membran 504 angeordnet ist, eintreten kann. Die Membran 504 besitzt eine zylindrische Form und ist in Bezug auf die Kammerplatte 454 mit Dichtungen 506 unmittelbar über dem Ventilkörper 478 abgedichtet. Der Ventilkörper 478 hat eine zylindrische Form und einen hohlen Kern 482. Der Ventilkörper 478 besitzt außerdem einen Ventilstößel 494, der nach oben von dessen Mitte ragt, um die Mitte der Membran 504 zu erfassen. Die Membran 504 ist aus einem dünnen elastischen flexiblen Material hergestellt. Wenn somit sich die Membran 504 nach oben oder unten bewegt, bewegt sie entsprechend den Ventilkörper 478 nach oben oder nach unten. Eine Ausgleichskammer 480 ist unterhalb der Membran 504 vorgesehen, um Bewegung der Membran 504 zuzulassen und um die Fluid-Kräfte in Bezug auf den Ventilkörper 478 auszugleichen, so das dieser sich quer zum allgemeinen primären Fluid-Fluss durch die Bypass-Ventilbaugruppe bewegen kann. Der primäre Fluss läuft durch die Einlassöffnungen 456 unterhalb des Klappenventils 488 und dann in die Seitenkanäle 486. Die Seitenkanäle 486 sind in 12C gezeigt, und erstrecken sich von der Seite einer unteren Platte 500 unterhalb des Ventilkörpers 478 zu den Seiten des Ventilkörpers 478. Der Flussauslauf wird über die Seite des Ventilkörpers 478 zugelassen, der eine Flussausnehmung 498 aufweist, um zuzulassen, dass der Fluss in den Auslaufkanal 476 ausläuft. Es sei angemerkt, dass eine Ausgleichsdrossel 496 sich über den Kopf des Ventilkörpers 478 erstreckt, um zuzulassen, dass Fluid in die Ausgleichskammer 480 eintreten kann, so dass der Druck des Primärflusses den Ventilkörper 478 nicht nach oben drückt und somit keine Ventilaktion liefert. Es wird zugelassen, dass der zweite Fluss, der sich durch oder hinter das Biegeteil 492, durch die zweite Flussdrossel 460 und den durch zweiten Flusskanal 490 in die Membrankammer 492 ausdehnt, die Membrankammer 492 über einen Leckkanal 502 verlässt. Der Leckkanal 502 ist an der Seite der Membran 504 innerhalb der Kammerplatte 454 angeordnet. Der Leckkanal 502 lässt zu, dass der Fluss in den Auslaufkanal 476 austritt. Die Bypass-Ventilbaugruppe arbeitet so, dass die Fluid-Menge, welche in oder über die Membrankammer 492 zugelassen wird, gesteuert wird, um somit die Biegung der Membran 502 zu beeinflussen. Die Membran 502 stellt die Position des Ventilkörpers 478 nach oben oder nach unten ein, um den Primärfluss von Fluid hinter dem Ventilkörper 478 zu verschließen. Der Primärfluss wird verschlossen, wenn der Ventilkörper 478 nach unten gedrückt wird, wodurch der Fluss durch die Seitenkanäle 486 beschränkt wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da weniger Leistung erforderlich ist, das Biegeteil 453 zu bewegen, da lediglich ein sekundärer Fluss durch das Biegeteil 452 gesteuert werden muss.
12B zeigt den Fluss des sekundären Fluids. 12B zeigt die Anordnung, wobei die Bypass-Abdeckung 450 entfernt ist. 12C ist eine Darstellung mit einem Querschnitt in einer Position, die in 12A gezeigt ist.
Aufmerksamkeit wird nun auf 13–16 gerichtet, die eine zusätzliche bevorzugte Ausführungsform einer Bypass-Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der ein Fluid- und Kolbendämpfer, ein piezo-elektrisches Bypass-Ventil und Bypass-Flusskanäle und eine dazugehörige elektronische Schaltung und Spannungsversorgung längs innerhalb einer Teleskopaufhängungsstütze angeordnet sind, die in Säulenrohren und ein Gleitrohr aufweist. Die Bypass-Ventilanordnungen der Ausführungsformen von 13-16 teilen sich viele Merkmale gemeinsam mit den oben erläuterten Ausführungsformen, insbesondere den Ausführungsformen von 8 und 11. Die Erläuterung über den entsprechenden Betrieb insbesondere die Wirkung der elektronischen Schaltung, um Dämpfungskräfte innerhalb bestimmter Bereiche der Kompressions- und Reaktionshübe des Kolbens zu steigern oder zu vermindern, gelten gleichermaßen für die anschließend erläuterten Ausführungsformen und werden somit nicht wiederholt, um Redundanz zu vermeiden. Diese Elemente der in 13–16 gezeigten Ausführungsformen, die identisch oder im Wesentlichen gleich wie die entsprechenden Merkmale oder Elemente der oben beschriebenen Ausführungsformen arbeiten, beziehen sich auf den gleichen Verfasser, und eine ausführliche Beschreibung von diesen wird wiederum nicht wiederholt, um Redundanz zu vermeiden.
In 13 ist eine vordere Gabel und eine Aufhängungsbaugruppe 610 gezeigt. Die vordere Gabel und Aufhängungsgruppe 610 besitzt einen Stößel 612, der ein oberes Ende aufweist, welches innerhalb eines Rahmenkopfrohrs (nicht gezeigt) aufnehmbar ist, und ein unteres Ende, welches ein oberes und unteres Brückenteil 614 vertikal beabstandet lagert. Jedes Brückenteil 614 besitzt einen jochförmigen Aufbau und weist eine Öffnung auf jeder Seite auf, die nach unten abhängende Säulenrohre 616 und 617 aufnimmt und sichert. Jedes Säulenrohr 616, 617 nimmt auf seiner Außenseite von seinem unteren Ende ein Gleitrohr 618 auf. Jedes gleitend gekoppelte Säulenrohr 616, 617 und das damit in Verbindung stehende Gleitrohr 618 bildet eine der Teleskopvordergabeln eines Fahrradrahmens. Die oberen Enden der Gleitrohre 618 sind miteinander über ein weiteres Brückenteil 620 gesichert, welches in Form eines nach unten gedrehten U aufgebaut ist, und jedes Ende davon definiert eine Klammer, welche um das entsprechende Gleitrohr 618 gesichert ist. Ein Hubauslass 622 ist auf dem unteren Ende jedes Gleitrohrs 618 gebildet, um die Nabe eines Rads lösbar zu befestigen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform von 13 ist eine Federpackung und ein Dämpfer separat innerhalb des ersten und zweiten Säulenrohrs 616, 617 befestigt. Somit trägt das erste Säulenrohr 616 einen Dämpfer (14), während das zweite Säulenrohr eine Feder 624 trägt, welche auf einer Welle 626 läuft. Die Welle 626 kann entweder am Säulenrohr 617 oder an dem entsprechenden Gleitrohr 618 gesichert sein, und die Feder 624 kann zwischen Anschlägen (nicht gezeigt) komprimiert sein. Die Feder 624 kann alternativ befestigt sein, beispielsweise ohne eine Welle 626 oder auf der Außenseite des Säulenrohrs 617. Die Feder 624 liefert Stoßabsorption, die durch einen Dämpfer (14) gedämpft wird, der innerhalb des gegenüberliegenden Säulenrohrs 616 aufgenommen wird, wie mit Hilfe von 14–16 beschrieben wird, und liefert außerdem Reaktionskraft für den Dämpfer. Die beiden Säulenrohre 616 sind starr über die Brückenteile 614 gekoppelt, und sie sind weiter durch das Brückenteil 620 stabilisiert, welches die Seitenrohre 618 starr koppelt, so dass ausgeglichene Stoßabsorption und Dämpfung auftritt. Während die bevorzugte Ausführungsform eine Feder zeigt, welches auf einem ersten Säulenrohr befestigt ist, und einen Dämpfer, der auf einem zweiten Säulenrohr befestigt ist, soll es klar sein, dass die Erfindung auch für andere Ausführungsformen geeignet ist, beispielsweise eine Feder und einen Dämpfer, der in jedem Säulen rohr befestigt ist, oder eine Feder oder einen Dämpfer, die in Kombination lediglich in einem Säulenrohr befestigt sind. Außerdem könnte die Feder im Gleitrohr 618 in Verbindung mit dem Säulenrohr 618 befestigt sein. In gleicher Weise, während die vordere Gabel und die Aufhängungsbaugruppe 610, die in 13 gezeigt sind, für die vordere Aufhängung eines Fahrrads dient, sollte verstanden sein, dass die Dämpferausführungsformen, welche in 14–19 gezeigt sind, für die Verwendung als gleich geeignet für die Verwendung bei hinteren Aufhängungen und für weitere Fahrzeuge, beispielsweise Motorräder verstanden sein.
Gemäß 14 sind alle Komponenten des Dämpfers 628 der Ausführungsform von 13 innerhalb des Säulenrohrs 616 und dem entsprechenden Gleitrohr 618 befestigt. Die Komponenten sind längs einer gemeinsamen Längsachse des Säulenrohrs 616 und des Gleitrohrs 618 montiert. Die Innenfläche des oberen Endes des Gleitrohrs 618 nimmt gleitend den unteren Endbereich 630 des Gleitrohrs 616 auf. Eine ringförmige Dichtungsbaugruppe 632 ist innerhalb des oberen Endes des Gleitrohrs 618 befestigt, um zu verhindern, dass das sich dazwischen Schmutz ablagert, und besitzt eine Öldichtung 634 und einen Abstreifring 636, wie in 15 gezeigt ist. Zusätzliche ringförmige Lager 638 sind zwischen Anfassungsflächen des unteren Endbereichs 630 und dem Gleitrohr 618 aufgenommen, wie in 15 und 16 gezeigt ist.
Gemäß 14–16 ist eine rohrförmige Hydraulik-Fluid-Hülse 640 eng und koaxial innerhalb des unteren Endbereichs 630 des Säulenrohrs 616 aufgenommen. Die Hydraulik-Fluid-Hülse 640 ist beispielsweise durch einen Gewindeeingriff oder einen Federclip gesichert, oder sie anderweitig so gesichert, dass ihre Längsposition innerhalb des Säulenrohrs 616 fixiert ist. Eine erste und zweite richtförmige Dichtung 642, beispielsweise O-Ring-Dichtungen, sind auf der Außenseite des unteren Endes befestigt, und sind dem oberen Ende der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 benachbart und bilden eine Dichtung gegen die Innenfläche des unteren Endbereichs 630 des Säulenrohrs 616. Die Außenfläche der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 ist maschinell hergestellt, gegossen und anderweitig gebildet, um einen Bereich mit reduziertem Durchmesser 644 zwischen den ringförmigen Dichtungen 642 zu begrenzen. Ein ringförmiger Raum ist somit zwischen dem Außenraum der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 und dem Innenraum des unteren Endbereichs 630 des Säulenrohrs 616 begrenzt, um einen Bypass-Flusskanal 646 zu bilden, dessen Aufgabe nachfolgend beschrieben wird. Der Bypass-Flusskanal 646 erstreckt sich in Längsrichtung, umgibt die Hydraulik-Fluid-Hülse 640 und erstreckt sich in der hauptsächlichen Länge der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 zwischen den ringförmigen Dichtungen 642.
Der Innenraum der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 definiert eine Hydraulikkammer 648 und eine Gaskammer 650, die durch eine longitudinale Schwimmkammerdichtung 652 getrennt sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform nimmt die Hydraulikkammer 648 ein erstes Fluid, vorzugsweise ein Hydrauliköl auf, während die Gaskammer 650 ein zweites kompressierbares Fluid, beispielsweise Stickstoff, Luft oder ein anderes inerstes Gas aufnimmt. Die Kammerdichtung 652 erfasst dichtungsartig den Innenraum der Hydraulik-Hülse 640 und gleitet nach oben oder unten in Abhängigkeit von Druckdifferenzen, die darauf ausgeübt werden.
Eine Kolbenwelle 654 ist am Boden des Innenraums des Gleitrohrs 618 gesichert und ragt zentral und nach oben davon. Die Kolbenwelle 654 trägt auf ihrem oberen Ende eine Kolbenbaugruppe 656, die innerhalb der Hydraulikkammer 648 im Innenraum der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 gleitend aufgenommen ist. Die Kolbenwelle 654 und die Kolbenbaugruppe 656 sind geeignet identisch wie der oben beschriebenen Kolben 186 und die Welle 148 der Ausführungsform von 8 konstruiert, mit der Ausnahme, dass ein Magnet auf dem Kolben nicht befestigt ist, der sonst wo montiert ist, wie anschließend beschrieben ist. Somit umfasst kurz ausgedrückt die Kolbenwelle 654 einen Inneneinstellungsstab 658, der entweder durch Demontieren des Gleitrohrs und des Säulenrohrs einstellbar ist, oder alternativ durch Einstellen eines extern befestigten Einstellorgans, beispielsweise einen Schlüssel-Betätigungsorgan (nicht gezeigt), welches sich vom unteren Ende des Gleitrohrs erstreckt. Die Kolbenbaugruppe 656 weist einen Kolben 660 auf, der longitudinale Kompressionskanäle 662 und Reaktionskanäle (nicht gezeigt) aufweist, durch welche Fluss durch Kompressionsdistanzscheiben 664 bzw. Reaktionsdistanzscheiben 666 moduliert wird, wobei sämtliches durch eine axial gesicherte Mutter 668 gehalten wird. Der Fluid-Fluss von einer Seite zur anderen des Kolbens 660 auf den Kompressions- und Reaktionshüben wird durch Fluid-Flussbeeinschränkungen über die Kompressions- und Reaktionskanäle gedämpft sowie durch die Distanzscheiben moduliert.
Zusätzliches einstellbares Dämpfen wird mittels eines Ansprech-Bypass-Ventils 670 bereitgestellt, wie am besten in 15 gezeigt ist. Eine zylindrische Ventilplattform 672 ist innerhalb eines oberen Ausnehmungsbereichs des oberen Endes der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 gesichert. Die Ventilplattform 672 ist lagerichtig durch einen Federclip 677 gesichert, und sie ist an jedem Ende durch eine erste und eine zweite Dichtung 676, beispielsweise O-Ring-Dichtungen abgedichtet, die auf der äußeren Fläche der Ventilplattform 672 angeordnet sind. Die Ventilplattform 672 ist somit longitudinal auf einer gemeinsamen Längsachse des Säulenrohrs 616 ausgerichtet, und sie ist ungefähr auf halbem Weg innerhalb der Länge des Säulenrohrs 616 angeordnet. Eine radiale Seite der Ventilplattform 672 ist zwischen den Dichtungen 676 mit Ausnehmungen versehen, um das Befestigen der verbleibenden Komponenten der Ansprechventilbaugruppe 670 zu ermöglichen. Eine sich in Längsrichtung erstreckende Einlassbohrung 678 erstreckt sich von einer unteren Fläche der Ventilplattform 672 längs einer Achse, die parallel ist, jedoch von der Zentralachse der Ventilplattform 672 versetzt ist, ungefähr auf halbem Weg in die Länge der Ventilplattform 672. Die Einlassbohrung 678 ist auf der gegenüberliegenden Seite des ausgenommenen Bereichs der Ventilplattform 672 versetzt. Eine Radialbohrung 680 ist quer durch die Ventilplattform 672 von der mit Ausnehmung versehenen Seite gebildet, um eine Verbindung mit dem oberen Ende der Einlassbohrung 678 herzustellen. Die Einlassbohrung 678 und die Radialbohrung 680 begrenzen somit einen Fluid-Fluss-Pfad von der unteren Fläche der Ventilplattform 672 zu der mit einer Ausnehmung versehenen Seite der Ventilplattform 672.
Betrachtet man noch 15, so weist die Kammerdichtung 652 auf ihrer unteren Seite eine Zentralausnehmung 682 auf. Eine Längsöffnung ist durch den verbleibenden Bereich der Kammerdichtung 652 gebildet, welche sich vom Boden der Ausnehmung 682 zur oberen Fläche der Kammerdichtung 652 erstreckt, längs einer Achse, die radial von der Längsachse der Kammerdichtung 652 versetzt ist und welche mit der Längsachse der Einlassbohrung 678 innerhalb der Ventilplattform 672 ausgerichtet ist. Ein Erweiterungsrohr 684 besitzt ein unteres Ende, welches innerhalb seiner Öffnung der Kammerdichtung 652 presseingepasst oder anderweitig gesichert ist, und ein oberes Ende, welches gleitend innerhalb der Längseinlassbohrung 678 der Ventilplattform 672 aufgenommen wird. Das Erweiterungsrohr 684 läuft somit vollständig durch die Stickstoffgaskammer 650. Eine Ringdichtung 686 ist innerhalb einer ringförmigen Ausnehmung angeordnet, welche um das untere Ende der Längseinlassbohrung 678 gebildet ist, um eine gasdichte verschiebbare Dichtung mit dem Erweiterungsrohr 684 zu bilden. Da die Gaskammer 652 während der Kompression und Dekompression des Stickstoffes innerhalb der Gaskammer 650 nach oben und nach unten schwimmt, verbleibt das Erweiterungsrohr 684 in gleitendem Abdichtungseingriff mit der Einlassbohrung 678 der Ventilplattform 672. Das Erweiterungsrohr 684 begrenzt einen Hydraulik-Fluid-Fließpfad von der Hydraulik-Kammer 684 über die Kammerdichtung 652 und über das Erweiterungsrohr 684 in die Einlassbohrung 678 der Ventilplattform 672. Diese Anordnung liefert somit einen Längskanal des Hydraulik-Fluid durch die Gaskammer 650 in Bezug auf die Ansprechventilbaugruppe 670, ohne (Schreibfehler !) von Hydraulik-Fluid und Gas.
Eine längliche Ventilplatte 688 ist an der Ausnehmungsseite der Ventilplattform 672 gesichert. Die Ventilplatte 688 besitzt eine mit einer Ausnehmung versehenen Innenfläche, die in Mitwirkung damit einen Hohlraum 690 mit der Ausnehmungsfläche der Ventilplattform 672 begrenzt, in welche die Radialbohrung 680 sich öffnet. Der Hohlraum 690 ist durch einen Rand begrenzt, der auf der Innenseite der Ventilplatte 688 angeordnet ist, der einen Dichtring gegen die Ventilplattform 672 drückt. Der Dichtring besitzt eine klappenförmige Erweiterung, welche über der Radialbohrung 680 liegt und dient als Einwegeventil, welches einen Rückfluss über die Radialbohrung 680 verhindert. Die Ventilplatte 688 besitzt außerdem eine ringförmige Ventilführung 692, die radial nach außen von einem unteren Bereich der Ventilplatte 688 ragt und die orthogonal zur Längsachse der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 ausgerichtet ist. Der Innenraum der ringförmigen Ventilführung 692 nimmt gleitend und dicht ein hohles zylindrisches Ventilteil 694 auf. Das Ventilteil 694 besitzt eine relativ dünne rohrförmige Wand. Das innere zugewandte Ende des zylindrischen Ventilteils 694 ist innen abgeschrägt, wodurch es einen messerartigen Rand darstellt, der selektiv an der Ausnehmungsfläche der Ventilplattform 672 anstößt. Wenn das Ventilteil 694 in einer Position ist, so dass es an die Ventilplattform 672 anstößt, blockiert das Ventilteil 694 den Fluss an Hydraulik-Fluid, der über die Einlassbohrung 678 in den Hohlraum 690 eintritt, damit dieser nicht über die Ventilplatte 688 läuft. Wenn jedoch das Ventilteil 694 radial nach außen abgelenkt wird, und zwar weg von der Ventilplattform 672, wie nachfolgend beschrieben werden soll, wird ein Raum zwischen dem Ventilteil 684 und der Ausnehmungsfläche der Ventilplattform 672 gebildet, wie in 15 gezeigt ist. Hydraulik-Fluid kann dann von dem Hohlraum 690 fließen und über den hohlen Innenraum des Ventilteils 694 laufen, in eine Kammer 696 fließen, welche zwischen der Ausnehmungsseite der Ventilplattform 672 und der Innenwand der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 begrenzt ist.
Eine Radialöffnung 698 ist in der Wand der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 begrenzt, unter der obersten Dichtung 642 und liefert einen Fluid-Pfad von der Kammer 696 zum Bypass-Flusskanal 646, der zwischen der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 und dem Innenraum des Erweiterungsrohrs 616 begrenzt ist. Damit kann in Abhängigkeit von der Positionierung des Ventilteils 694 zugelassen werden, dass Hydraulik-Fluid selektiv von der Hydraulik-Kammer 648 über das Erweiterungsrohr 684 durch die Kanäle fließt, die innerhalb der Ventilplattform 672 gebildet sind, durch das somit positionierte Ventilteil 694, aus dem Hohlraum 690 und der Öffnung 698 und in den Bypass-Flusskanal 646, wie durch die Richtungsflusspfeile, welche in 15 gezeigt sind, gezeigt ist. Das Hydraulik-Fluid fließt dann nach unten rundum die Fläche 644 mit dem reduzierten Außendurchmesser der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 längs des Bypass-Flusskanals 646.
Gemäß 16 sind am untersten Bereich des Bypass-Flusskanals 646 mehrere Rückkehröffnungen 700 radial durch den unteren Bereich der Hydraulik-Fluid-Hülse 640 über der ringförmigen Dichtung 642 gebildet. Hydraulik-Fluid läuft somit vom Bypass-Flusskanal 646 über die Rückkehröffnungen 700 und in die Hydraulik-Kammer 648 auf der Rückseite, d.h., der untersten Seite des Kolbens 660. Dies beendet somit den Bypass-Fluss von Hydraulik-Fluid rundum den Kolben 660, wenn ein niedriger Dämpfungsgrad gewünscht wird. Dieser Rückkehrfluss ist durch Richtungsflusspfeile angedeutet, die in 16 gezeigt sind.
Betrachtet man noch 15 und 16, so wird das Positionieren des Ventilteils 694 und somit die Steuerung von Hydraulik-Fluid durch den Bypass-Flusskanal 646 durch eine Ansprechventilkomponente gesteuert. Bei der bevorzugten Ausführungsform von 15 ist die Ansprechventilkomponente ein piezo-elektrisches Biegeteil 702. Das piezo-elektrische Biegeteil 702 ist konstruiert und arbeitet ähnlich wie das Biegeteil 252 der oben beschriebenen Ausführungsform von B. Betrachtet man noch 15, so ist das Biegeteil 702 durch eine Schelle 704 befestigt, welche durch einen Bolzen oder ein anderes Befestigungsmittel am obersten Ende der Ventilplatte 688 gesichert ist. Das Biegeteil 702 erstreckt sich somit nach unten und parallel zur Ventilplatte 688 und ist parallel zur Längsachse des Säulenrohrs 616 ausgerichtet. Das piezo-elektrische Biegeteil 702 besitzt eine Breite, die etwas kleiner ist als die der Ventilplatte 688. Eine Längsausnehmung ist über der Breite der Außenfläche der Ventilplatte 688 zwischen der Schelle 704 und der ringförmigen Ventilführung 692 gebildet, so dass das Biegeteil 702 in diesem Bereich von der Außenfläche der Ventilplatte 688 beabstandet ist. Dies ermöglicht es, dass Hydraulik-Fluid innerhalb der Ventilkammer 696 alle Seiten des Biegeteils 702 umgibt, um somit zu verhindern, dass ein Differenzfluiddruck darin eingeführt wird.
Die unterste Spitze des Biegeteils 702 steht in Eingriff mit dem Ventilteil 694. Insbesondere wird eine Öffnung 706 über die Seite der Ventilführung 692, die dem Biegeteil 702 zugewandt ist, begrenzt. Das Ventilteil 694 besitzt einen Schlitz wie eine intern herausragende Ausnehmung 708 in dessen Seitenwand, die wiederum dem Biegeteil 702 zugewandt ist. Das Biegeteil 702 erstreckt sich über die Öffnung 706 der Ventilführung 692 und wird innerhalb der Ausnehmung 708 des Ventilteils 694 aufgenommen. Die Öffnung 706 ist breiter als die Breite des Biegeteils 702, so dass sich das Biegeteil 702 nach innen und nach außen bewegen kann, d.h., in einer Richtung quer zu dessen Länge innerhalb der Öffnung 706.
Wenn Spannung zum Biegeteil 702 geliefert wird, um zu bewirken, dass dieses sich biegt, in einer Weise, die oben in Bezug auf frühere Ausführungsformen beschrieben wurde, wird bewirkt, dass das Ventilteil 694 sich längs seiner Längsachse, d.h., orthogonal in Bezug auf die Längsachse des Säulenrohrs 616 bewegt. Diese Biegung des Biegeteils 702 kann somit das Ventilteil 694 selektiv zwischen einer Schließposition, in welcher das Ventilteil 694 gegen die Ventilplattform 672 vorgespannt ist, und einer Öffnungsposition, wie in 15 gezeigt ist, in welcher das Ventilteil 694 von der Ventilplattform 672 beabstandet ist, bewegt, um zu erlauben, das Hydraulik-Fluid dadurch für einen Bypass-Fluss fließt.
Die Aufmerksamkeit soll nun auf die 14 und 15 gerichtet werden, um das Befestigen von Zusatzkomponenten zu beschreiben, die bei Aktivierung des Biegeteils 702 beteiligt sind. Das Säulenrohr 616 besitzt mehrere Querverstrebungen 710, welche in beabstandeten Intervallen über der Breite des Innenraums des Säulenrohrs 616 gesichert sind, über der Ventilplattform 672. Eine Schaltungsplatte 712, auf der eine Schaltung, die erforderlich ist, das Biegeteil 702 zu aktivieren, befestigt ist, ist an der untersten Verstrebung und an der Zwischenquerverstrebung 710 gesichert. Eine rohrförmige Drahtführung 714 ist an der Unterseite der untersten Querverstrebung 710 gesichert und ragt davon nach unten. Spannungsführungsdrähte von Schaltungsplatte 712 erstrecken sich durch die Drahtführungen 714, durch eine Öffnung 716, welche durch das obere Ende der Ventilplattform 672 gebildet ist, und sind mit dem Biegeteil 702 benachbart zur Schelle 704 verbunden. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungen wird das Biegeteil 702 vorzugsweise als Antwort von entweder oder sowohl dem Laufabstand des Kolbens 660 während Kompression und Reaktion des Aufhängungssystems oder der Geschwindigkeit des Kolbenhubs 660 aktiviert. Um das Abtasten des Abstandes und der Geschwindigkeit zu ermöglichen, besitzt der Dämpfer einen Magnet 718, der benachbart zum oberen Ende der Hydraulik-Kammer 648 innerhalb des Brückenteils 620 befestigt ist, und einen Sensor 720, der in einem Längsabstand beabstandet davon auf der untersten Querverstrebung 710 befestigt ist.
Das Säulenrohr 616 liefert außerdem das Unterbringen einer Spannungsversorgung, beispielsweise einer Batterie 722, die innerhalb einer Batteriekammer untergebracht ist, die im oberen Ende des Säulenrohrs 616 zwischen der obersten Querverstrebung 710 und einer Gewindekappe 724 gebildet ist, die am oberen Ende des Säulenrohrs 616 gesichert ist. Die Kappe 724 erlaubt einen Zugriff auf die Batterie 722 und auf deren Ersatz. Spannungsführungsdrähte (nicht gezeigt) erstrecken sich vom positiven und negativen Pol der Batterie 722 zur Schaltungsplatte 712.
Damit sind alle Komponenten des Dämpfers 628 innerhalb des Teleskop-Säulenrohrs 616 und des Gleitrohrs 618 in einer longitudinalen linearen Gruppenweise untergebracht. Alternativ könnte die Elektronik innerhalb einer Ausnehmung der Ventilplattform befestigt sein. Wenn die Teleskopstütze, welche durch das Säulenrohr 616 und das Gleitrohr 618 gebildet ist, komprimiert wird, wird ein Dämpfen durch das Hydraulik-Fluid in der Hydraulik-Kammer 648 bereitgestellt. Die Kompression von Gas innerhalb der Gaskammer 650 liefert eine Änderung des Fluid-Kammervolumens. Das Ausmaß der Dämpfung wird automatisch während Kompression und Reaktion für Hochfrequenz- oder Niedrigfrequenz-Dämpfung durch Aktivieren des Biegeteils 702 eingestellt, um einen Hydraulik-Fluid-Fluss durch die entsprechende Ventilbaugruppe 670 zuzulassen, zu blockieren oder zu modulieren.
Verschiedene Modifikationen können in Bezug auf die Dämpferanordnung 628 durchgeführt werden, die in 14 bis 16 gezeigt ist, beispielsweise, die oben in Bezug auf die anderen Ausführungsformen beschrieben wurden. Sie können andere elektrische und mechanische Sensoren verwendet werden, um die Ansprechventilbaugruppe 670 zu aktivieren.
Andere Anordnungen von Biegeteilen, beispielsweise Kolben befestigte Biegeteile und Klappenbiegeteile, wie diese in vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurden, könnten in einer Teleskopaufhängung eingebaut sein. Eine derartige zusätzliche Alternative für eine Teleskopaufhängung mit einer Ansprech-Bypass-Dämpfung ist in 17 bis 19 gezeigt. 17 zeigt einen Dämpfer 730, der in vielerlei Hinsicht ähnlich dem oben beschriebenen Dämpfer 628 ist, mit der Ausnahme, dass er Kammern für lediglich ein erstes Fluid, beispielsweise Gas oder Öl, vorzugsweise ein komprimierbares Gas aufweist, und keine Hydraulik-Hülse mit allen Komponenten aufweist, wobei er unmittelbar innerhalb des Innenraums des Säulenrohrs 616 befestigt ist. Außerdem ist bevorzugt ein Bypass-Flusskanal rundum den Kolben zentral über dem Kolben und anderen Komponenten über einen ringförmigen Kanal vorgesehen. Der Dämpfer 730 ist in 17 gezeigt, wobei das Gleitrohr 618 entfernt ist, dies jedoch enthalten sein würde, um mit dem Säulenrohr 616 gleich wie bei der Ausführungsform von 13 zusammenzuwirken. Wie bei dem oben beschriebenen Dämpfer 628 weist der Dämpfer 730 eine Kolbenbaugruppe 732 auf, welche auf einer Kolbenwelle 734 befestigt ist, welche an dem Gleitrohr (nicht gezeigt) gesichert ist. Die Kolbenbaugruppe 732 ist innerhalb der Fluid-Kammer 736, die innerhalb des Innenraums des unteren Endes der Säulenrohrs 616 begrenzt ist, gleitend aufgenommen. Ein ringförmiges Lager und eine Dichtungskopfbaugruppe 738 und ein Schnapphaltering ist innerhalb des untersten Endes des Säulenrohrs 616 aufgenommen und bildet eine verschiebbare Richtung mit der Kolbenwelle 734 unterhalb der Kolbenbaugruppe 732. Die Fluid-Kammer 736 kann entweder ein kompri mierbares oder nicht komprimierbares Fluid enthalten, und bei einer bevorzugten Ausführungsform, die gezeigt ist, enthält sie ein komprimierbares Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff. Bei Verwendung mit einem Gas, was bevorzugt wird, besitzt der Kolben vorzugsweise lediglich Reaktionskanäle und Reaktionsdistanzscheiben, wobei der gesamte Kompressionsstoß-Gasfluss über den Bypass-Kanal auftritt, was beschrieben wird. Alternativ können Kompressionskanäle und Scheiben ebenfalls enthalten sein, insbesondere, wenn ein Hydraulik-Öl anstelle von Gas verwendet wird.
Das obere Ende der Kolbenwelle 734 besitzt einen Zentralbohrung 740 (17 und 19), welche das unterste Ende eines Expansionsrohrs 742 verschiebbar aufnimmt. Das oberste Ende des Expansionsrohrs 742 ist fest an einer Ventilplattform 744 gesichert, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Ausdehnungsrohr 742 ist auf der Längsachse des Säulenrohrs 616 und der Kolbenwelle 734 ausgerichtet. Da sich die Kolbenwelle 734 und die Kolbenbaugruppe 732, die darauf befestigt ist, nach oben und nach unten während der Kompression und der Reaktion bewegen, gleitet das Ausdehnungsrohr 742 über die Kolbenbaugruppe 732 und in den innersten Bereich der Zentralbohrung 740.
Gemäß 17 und 18 ist die zylindrische Ventilplattform 744 innerhalb der Innenfläche des Säulenrohrs 616 über der Fluid-Kammer 636 gesichert und damit abgedichtet. Die Ventilplattform 744 besitzt wiederum eine Ausnehmungsseite 746. Ein Auslasskanal 748 ist zentral in der untersten Seite der Ventilplattform 744 gebildet, der sich nach oben und teilweise weg von der Ausnehmungsseite 746 erstreckt. Das obere Ende des Ausdehnungsrohrs 742 ist über Presspassung oder anders innerhalb dieses ersten Kanals 748 gesichert und abgedichtet. Ein Fluid-Fluss-Pfad wird somit in das Ausdehnungsrohr 742 von der Ausnehmungsseite 746 der Ventilplattform 744 gebildet.
Ein zweiter Längseinlasskanal 750 ist längs in der Bodenseite der Ventilplattform 744 radial versetzt vom Auslasskanal 748 auf der Seite gegenüber der Ausnehmungsseite 746 begrenzt. Der zweite Kanal 750 endet in einer radialen Bypass-Behälterbohrung 752, wobei der Einlasskanal 750 in Fluid-Fluss-Kommunikation mit einer Kammer 745 versetzt ist, die durch die Ausnehmungsseite 746 begrenzt ist. Ein Fluid-Fluss-Pfad wird somit von der Fluid-Kammer 736 über die Ventilplattform 744 zur Bypass-Behälterkammer 745 gebildet. Das Steuern des Fluid-Flusses durch den Einlasskanal 750 und die Radialbohrung 752 wird durch ein Biegeteil 754 gesteuert. Das Biegeteil 744 besitzt ein oberes Ende, welches über eine Schelle 756 am oberen Ende Ventilplattform 744 befestigt ist. Das Biegeteil 754 erstreckt sich nach unten durch einen Kanal 758, der im oberen Ende der Ventilplattform 744 begrenzt ist, und erstreckt sich in eine sekundäre Kammer 760, die innerhalb der Bypass-Behälterkammer 745 begrenzt ist. Die sekundäre Kammer 760 ist longitudinal und zentral mit dem Auslasskanal 748 ausgerichtet und kommuniziert an einem unteren Ende mit der Bypass-Behälterkammer 745. Die Radialbohrung 752 erstreckt in die sekundäre Kammer 760 und wird durch einen radial hervorstehenden ringförmigen Ventilsitz 762 umgeben, der durch die Ventilplattform 744 begrenzt ist.
Die sekundäre Kammer 760 ist dimensioniert, dass Fluid, welches durch die Radialbohrung 752 fließt, das Biegeteil 754 auf allen Seite umgeben kann, und außerdem frei mit der Bypass-Behälterkammer 754 kommunizieren kann. Die Steuerung des Fluid-Flusses, beispielsweise Gas, durch den Einlasskanal 750 und die Radialbohrung 752 in die Kammern 760 und 745 wird durch automatisches Einstellen der Vorspannung des Biegeteils 754 in Bezug auf den Ventilsitz 762 und die Radialbohrung 752 gesteuert. Wenn Spannung an das Biegeteil 754 angelegt wird, um dies weg vom Ventilsitz 762 zu biegen, wie in 18 gezeigt ist, kann Fluid von der Fluid-Kammer 736 über den Einlasskanal 750 und die Radialbohrung 752 in die sekundäre Kammer 760 und die Bypass-Behälterkammer 745 fließen. Das Fluid ist dann frei, um nach unten durch den Einlasskanal 748 und in das Ausdehnungsrohr 742 zu fließen, wie durch die Richtungsflusspfeile in 18 gezeigt ist. Gemäß 19 verlässt das Fluid das Ausdehnungsrohr 742 in die Zentralbohrung 740 der Kolbenwelle 734. Von hier an ist das Fluid frei, um durch Radialkanäle 764, welche in der Wand der Kolbenwelle 734 begrenzt sind, in eine ringförmige Kammer 766 zu laufen, welche die Kolbenwelle 734 umgibt, und durch Auslässe 788 zurück in die Fluid-Kammer 736 unterhalb der Kolbenbaugruppe 732. Bypass-Fluss zur Rückseite des Kolbens wird selektiv in Abhängigkeit vom Betrieb des Biegeteils 754 zugelassen. Der Betrieb des Biegeteils 754 wird gleich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform von 13 gesteuert, um das Dämpfen in Abhängigkeit vom Kolbenhub und/oder der Geschwindigkeit variabel zu dämpfen. Damit weist der Dämpfer 730 eine Schaltungsplatte 790 und eine Batterie 792 auf, die auf Querverstrebungen innerhalb des Säulenrohrs 616 montiert sind.
Wiederum können Modifikationen des Dämpfers von 17–19 wie oben in Bezug auf die anderen Ausführungsformen beschrieben ausgeführt werden.

Claims

Dämpfer für einen Stoßdämpfer, der aufweist: (a) ein Gehäuse (150; 640), welches einen Fluid-Behälter (154; 648) enthält und welches eine Einlassöffnung (256; 678) und eine Auslassöffnung (276; 698, 700) aufweist; (b) einen Kolben (186; 660), der zumindest teilweise innerhalb des Behälters (154, 648) angeordnet ist, wobei der Kolben zumindest teilweise über den Behälter unter der Kraft eines Stoßes, der auf den Stoßdämpfer wirkt, angetrieben wird; (c) einen Bypass-Kanal (258, 276; 646) in Fluid-Kommunikation mit dem Behälter (154), um zuzulassen, dass Fluid im Betrieb den Kolben (186; 660) während zumindest eines Bereichs des Hubs des Kolbens über den Behälter umgibt; (d) ein Ventil (252, 260, 264; 670), welches zumindest teilweise den Bypass-Kanal versperrt, (e) wobei das Ventil ein Biegeteil (252) aufweist, wobei das Biegeteil sich bewegt, um den Fluid-Fluss über den Bypass-Kanal zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass (f) das Biegeteil (252) ein Ansprechmaterial (124, 126) aufweist, welches in zumindest einem Teil davon eingebettet ist, welches das Biegeteil auf der Basis von zumindest der Geschwindigkeit oder der Position des Kolbens in Bezug auf den Behälter vorspannt, und dass (g) zumindest ein Teil des Bypass-Kanals (258, 276, 646) radial vom Kolben (186) versetzt ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die Einlassöffnung (256) im Gehäuse an einer Stelle angeordnet ist, welche zumindest teilweise durch den Kolben (186) bei extensiver Bewegung des Kolbens innerhalb des Behälters (154) blockiert wird.
Dämpfer nach Anspruch 2, wobei der Kolben (186) mehrere Einlassöffnungen (256) während eines schweren Stoßereignisses sequentiell überdeckt, um dadurch die Dämpfungskraft zu steigern.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 3, wobei beim Beginn eines Stoßes die Kolbenanfangsposition auf einer Seite von sowohl der Einlassöffnung als auch der Auslassöffnung ist, um keinen Bypass-Fluss von der ersten Seite des Kolbens zur zweiten Seite davon zuzulassen.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auslassöffnung (276) im Gehäuse an einer Stelle angeordnet ist, welche zumindest teilweise durch den Kolben (186) während des Anfangsbereichs des Hubs des Kolbens blockiert ist.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ventil ein Fließbeschränkungsteil (478) und eine Membran (504), die an dem Fließbeschränkungsteil angebracht ist, aufweist, wobei das Biegeteil (452) bewegbar ist, einen sekundären Fluid-Fluss zu einer Seite der Membran (504) zu lenken, um die Membran zu bewegen, wobei die Membran das Beschränkungsteil (478) bewegt, wobei ein Primär-Fluid-Fluss über den Kanal(486) – wenn durch das Flussbeschränkungsteil gesteuert – läuft.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ansprechmaterial ein piezo-elektrisches Material aufweist, wobei das Ventil außerdem eine Spannungsversorgung (108) aufweist, die mit dem piezo-elektrischen Material verbunden ist, um das Biegeteil vorzuspannen, um den Fluss durch den Kanal zu beeinflussen.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 7, der außerdem einen Sensor (104) aufweist, um Stoßkompressionszustände zu ermitteln, wobei der Sensor (104) eine Einrichtung aufweist, um die Vorspannungskraft des Biegeteils zur Flussänderung zu ändern, wenn der Sensor vorher festgelegte Zustände signalisiert.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ventil ein Fließbeschränkungsteil (378) aufweist, welches allgemein quer zur Fluid-Richtung über einen Bereich des Kanals benachbart zum Beschränkungsteil bewegbar ist.
Dämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fließbeschränkungsteil mit dem Biegeteil verbunden ist, wobei die Bewegung des Biegeteils das Fließbeschränkungsteil steuert.
Stoßdämpfer, der einen Dämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
Fahrrad-Stoßdämpfer, wobei ein Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10 innerhalb eines Säulenrohrs (616) montiert ist.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 12, wobei ein Gleitrohr (618) koaxial an dem Säulenrohr (616) befestigt ist, um sich teleskopartig während Kompression und Reaktion des Stoßdämpfers zu bewegen.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 13, wobei der Fluid-Behälter (648), der Kolben (660), der Bypass-Kanal (646) und das Ventil (670) in dem zusammengebauten Säulenrohr (616) und im Gleitrohr (618) untergebracht sind.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 14, wobei die Fluid-Kammer, der Kolben und das Ventil längs einer gemeinsamen Längsachse des Säulenrohrs angeordnet sind.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 15, wobei eine Gaskammer (650) zumindest teilweise innerhalb des Säulenrohrs (616) begrenzt ist und ein komprimierbares Gas enthält, wobei die Gaskammer (650) von dem Fluid-Behälter (648) durch eine Schwimmkammerdichtung getrennt ist.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 16, wobei eine Hydraulik-Hülse (644) innerhalb des Säulenrohrs (616) aufgenommen ist, wobei die Fluid-Kammer (648) durch den Innenraum der Hülse begrenzt ist und der Bypass-Kanal(646) zumindest teilweise zwischen einer Außenfläche der Hülse (644) und dem Säulenrohr (616) begrenzt ist.
Fahrrad-Stoßdämpfer nach Anspruch 17, der außerdem ein Rohr (684) aufweist, welches im Fluid-Behälter montiert ist und ein erstes Ende in Fluid-Kommunikation mit dem Ventil auf der zweiten Seite des Kolbens (660) hat, und ein zweites Ende, welches verschiebbar über eine Öffnung, welche im Kolben begrenzt ist, aufgenommen ist, um den Fluid-Fluss vom Ventil über das Rohr zu ersten Seite des Kolbens zuzulassen.