EP4473227A1 - STOßDÄMPFER, TELESKOPFEDERGABEL UND MACPHERSON-RADAUFHÄNGUNG - Google Patents

STOßDÄMPFER, TELESKOPFEDERGABEL UND MACPHERSON-RADAUFHÄNGUNG

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Publication number
EP4473227A1
EP4473227A1 EP23702429.4A EP23702429A EP4473227A1 EP 4473227 A1 EP4473227 A1 EP 4473227A1 EP 23702429 A EP23702429 A EP 23702429A EP 4473227 A1 EP4473227 A1 EP 4473227A1
Authority
EP
European Patent Office
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shock absorber
piston
outer tube
plunger
plunger piston
Prior art date
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Pending
Application number
EP23702429.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Wohlfarth
Jürgen Kälberer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4473227A1 publication Critical patent/EP4473227A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60G15/068—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of combined spring and vibration damper, e.g. telescopic type having mechanical spring and fluid damper characterised by the mounting on the vehicle body or chassis of the spring and damper unit specially adapted for MacPherson strut-type suspension
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    • F16F9/32—Details
    • F16F9/54—Arrangements for attachment

Definitions

  • the invention relates to a shock absorber for a wheel suspension of a vehicle, the shock absorber being designed to absorb wheel guiding forces.
  • the invention also relates to a telescopic spring fork and a MacPherson wheel suspension.
  • the invention aims to improve a shock absorber, a telescopic spring fork and a MacPherson wheel suspension.
  • a shock absorber for a wheel suspension of a vehicle wherein the shock absorber is designed to absorb wheel guide forces, with an outer tube, with a plunger piston that can be displaced in the outer tube in and counter to a longitudinal direction of the outer tube for displacing damper fluid and thus for damping a movement Changing the length of the shock absorber in a first direction and having a radially sealed piston for displacing damper fluid and thereby dampening movement when changing the length of the shock absorber in a second direction opposite the first direction.
  • the combination of a plunger piston and a piston with a radial seal has surprising advantages with regard to the transmission of wheel guide forces, with regard to the response behavior of the shock absorber, with regard to the installation space required for the shock absorber and also with regard to the adjustability of the damping behavior in a compression stage and a rebound stage.
  • the movement is damped when the length of the shock absorber changes by means of damper valves, through which the damper fluid displaced by the plunger piston or the piston provided with a radial seal flows.
  • the plunger plunges into the outer tube and is guided radially in the outer tube.
  • the bearing points of the plunger piston on the inside of the outer tube can be lubricated at the same time by means of the damper fluid.
  • the combination of a plunger piston and a piston with a radial seal is advantageous, since no coaxial tubes are required to create annular gaps in order to conduct the damping fluid within the shock absorber.
  • a very good response of the shock absorber according to the invention can be achieved by low bearing friction, since the bearing of the plunger piston on the inside of the outer tube is always lubricated with the damper fluid, usually damper oil.
  • the shock absorber according to the invention responds sensitively and, in particular, has no stick-slip effects, in which case the damper does not respond at first and only responds suddenly when a breakaway torque of the seal has been overcome.
  • the shock absorber Due to the plunger piston in combination with a piston with a radial seal, two bearing points can be arranged very far apart within the outer tube.
  • the shock absorber is already very stiff in terms of its structural design, in that the bearing spacing is set as large as possible, and it can therefore transmit wheel guide forces with almost no play and without elastic deformation.
  • the plunger can be made very stable.
  • the shock absorber according to the invention can be designed in such a way that a bearing spacing between the two bearings that support the plunger piston on the inside of the outer tube increases during compression. If the wheel guide forces increase during compression, then the bearing distance between the two bearings for mounting the plunger piston on the inside of the outer tube increases, so that very favorable leverage conditions are provided.
  • a plunger is a piston which in sections bears directly against the inside of the outer tube and which, by means of a seal, is located at the entrance of the outer tube, in other words in the area of the open end of the outer tube, with the plunger being pushed into the open end, opposite the Inner wall of the outer tube is sealed.
  • the plunger plunges into the piston chamber formed by the outer tube and displaces fluid in the piston chamber through its volume arranged in the piston chamber.
  • the piston with radial seal displaces fluid through its piston stroke, so the displacement of the piston with radial seal is independent of the volume of the piston.
  • the combination of plunger piston and piston with radial seal in the shock absorber according to the invention also enables very good accessibility and thus adjustability of the damper valves, which can be arranged outside the outer tube or at least made accessible from outside the outer tube without any problems.
  • the plunger piston is hollow at least in sections and has a fastening device for fastening the shock absorber a vehicle structure or on the wheel suspension is arranged at least in sections within the plunger piston.
  • a distance between the fastening device for fastening the shock absorber and the first and the second bearing for supporting the plunger on the inside of the outer tube can be kept very small in comparison with conventional shock absorbers. Wheel control forces introduced via the wheel suspension into the shock absorber and then via the fastening device into a vehicle structure can thus be transmitted without the shock absorber being deformed in such a way that the driving behavior of a vehicle is negatively influenced.
  • a lever between the fastening device for fastening the shock absorber to a vehicle structure or to the wheel suspension, in particular a ball joint, and the radial bearing of the plunger piston in the outer tube of the shock absorber is kept as short as possible.
  • the fastening device has a ball joint.
  • the ball joint is located entirely within the plunger.
  • the plunger piston is hollow at least in sections, that the plunger piston is mounted radially on the inner circumference of the outer tube at a first bearing point in the region of an open end of the outer tube, and that the plunger piston is mounted radially on the inner circumference of the outer tube at a second bearing point is mounted, wherein a wall thickness of the plunger piston in an area that comes into contact with the first bearing point when the shock absorber changes in length is smaller than a wall thickness of the plunger piston in an area that comes into contact with the second bearing point when the shock absorber changes in length.
  • the plunger piston is hollow at least in sections and the piston provided with a radial seal is arranged displaceably within the cavity of the plunger piston.
  • the piston which is provided with a radial seal, is connected to the plunger piston by means of a piston rod.
  • the plunger piston displaces damper fluid in the direction of a fluid channel located outside of the outer tube, the fluid channel being provided with a damper valve.
  • a piston chamber, into which the plunger piston penetrates, in particular when the shock absorber deflects, is in flow connection with a fluid channel which is arranged outside of the outer tube and in which a damper valve is arranged.
  • the damping can be adjusted on the damper valve and thus outside the outer tube.
  • the damper valve can thus be made easily accessible, so that the damping effect can be set quickly and easily.
  • the piston which is provided with a radial seal, displaces damper fluid in the direction of a fluid channel arranged outside of the outer tube, the fluid channel being provided with a damper valve.
  • a piston chamber which the piston provided with a radial seal reduces, in particular when rebounding the shock absorber, is in flow connection with a fluid channel arranged outside of the outer tube, in which fluid channel a damper valve is arranged. Both in the compression stage and in the rebound stage, fluid is thus displaced in the direction of fluid channels located outside of the outer tube.
  • the damper valves can then be arranged in these fluid channels, so that the damping effect can be adjusted from the outside without any problems.
  • the problem on which the invention is based is also solved by a telescopic spring fork for a bicycle with at least one shock absorber according to the invention.
  • the shock absorber according to the invention can ensure precise and reliable transmission of wheel guidance forces without the shock absorber itself being excessively deformed in the process.
  • the plunger piston is usually responsible for the compression stage of the shock absorber.
  • FIG. 1 shows a shock absorber according to the invention according to a first embodiment in a side view
  • Fig. 2 is a view of the sectional plane A-A in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a side view of a shock absorber according to the invention according to a second embodiment
  • Fig. 4 is a view on section plane A-A in Fig. 3.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a shock absorber according to the invention according to a third embodiment
  • Fig. 6 is a view on section plane A-A in Fig. 5.
  • Fig. 1 shows a shock absorber 10 according to the invention, which is designed to transmit wheel guide forces and is combined with a suspension spring 12.
  • An upper end 14 of the shock absorber 10 in FIG. 1 is provided for attachment to a vehicle structure.
  • a lower end 16 of the shock absorber 10 in FIG. 1 is provided for connection to a wheel carrier.
  • the shock absorber 10 and the chassis spring 12 thus form parts of what is known as a MacPherson wheel suspension for a motor vehicle.
  • the shock absorber 10 has a plunger piston 18, at the upper end of which a spring plate 20 is fastened and in the upper end of which, see also FIG. 2, a hinge pin 22 is inserted for fastening to the vehicle structure.
  • the pivot pin 22 forms part of a ball and socket joint which is arranged within the plunger piston 18.
  • the shock absorber 10 also has an outer tube 24 which also carries a spring plate 26 .
  • the chassis spring 12 is accommodated between the two spring plates 20, 26.
  • the lower spring plate 26 in FIG. 1 can be adjusted on an external thread of the outer tube 24 in order to increase or decrease a preload of the running gear spring 12 and thereby ultimately to be able to adjust a running gear height of the running gear.
  • a valve block 28 which in turn is connected to an expansion tank 30 , is connected to the outer tube 24 .
  • An adjustable compression stage valve 32 and a likewise adjustable rebound stage valve 34 are provided in the valve block 28 .
  • the compression valve 32 and the rebound valve 34 are damper valves. The view in FIG. 1 clearly shows that both the compression stage valve 32 and the rebound stage valve 34 are very easily accessible from the outside of the shock absorber 10 .
  • the shock absorber 10 can also be arranged in such a way that the upper end 14 in FIG. 1 is intended for attachment to a wheel suspension and the end 16 shown at the bottom in FIG. 1 is intended for attachment to a vehicle structure.
  • Fig. 2 shows a view on the section plane A-A in Fig. 1.
  • the plunger 18 is hollow over its entire length, the wall thickness of the plunger changing over its length.
  • the plunger piston 18 is sealed at the upper end of the outer tube 24 by means of a radial seal and a radial bearing 35 .
  • the radial seal and the radial bearing 35 are provided on the inside of the outer tube 24 so that the plunger 18 can move relative to the radial seal and the radial bearing 35 . It can be seen that the plunger piston 18 has the largest outer diameter in its section which is guided on the radial bearing 35 . However, this largest outer diameter is even smaller than the inner diameter of the outer tube 24.
  • damper fluid is displaced from the piston chamber 36 in that a larger volume of the plunger piston 18 dips into the piston chamber 36 and thereby damper fluid located in the piston chamber 36 is displaced.
  • Damping fluid is displaced from the piston chamber 36 into a first fluid channel 38 in the valve block 28 by means of the plunger piston 18 .
  • the first fluid channel leads to the compression valve 32 which, as stated, is adjustable.
  • the plunger piston In the area of the second radial bearing 40, the plunger piston is designed with a smaller diameter and thus forms a piston rod, with a piston 42 being arranged at the lower end of the plunger piston 18 or the piston rod in FIG. 2, which is provided with a radial seal and consequently to the inside of the outer tube 24 is sealed.
  • the piston 42 provided with a radial seal delimits a second piston chamber 44 which is arranged between the second radial bearing 40 and the piston 42 provided with a radial seal.
  • the wall thickness of the plunger piston is smallest.
  • the expansion tank 30 is intended to compensate for thermal expansion of the damper fluid in the two piston chambers 36, 44. Because the shock absorber 10 is of through-rod construction, damping fluid flows from the first piston chamber 36 into the valve block 28 and then into the second piston chamber 44 and vice versa.
  • the compensating chamber 30 is not required for this and can therefore be made small since only a thermally caused volume change of the damper fluid has to be compensated.
  • the plunger piston 18 In the area of the first radial bearing 35, the plunger piston 18 has a very large diameter, which is smaller than the inner diameter of the outer tube 24 by only the thickness of the first radial bearing 35. Due to the large diameter of the plunger piston 18 in the area of the first radial bearing 35, the plunger piston is 18 is therefore very stable in this area and well suited for introducing bending forces, which act on the shock absorber transversely to its central longitudinal axis, into the outer tube 24 and vice versa.
  • the plunger 18 then reduces its diameter and, in the form of a piston rod with a constant outer diameter, extends to the piston 42, which is provided with a radial seal . This is because large bending forces are to be expected in the area of this diameter reduction. In the course of the piston rod up to the piston 42 provided with a radial seal, the wall thickness of the plunger piston again gradually decreases. This can save weight.
  • FIG. 2 also shows that the pivot pin 22 is provided with a ball joint 50 at its end located inside the plunger 18 , the ball joint 50 being located entirely inside the plunger 18 .
  • a distance in the longitudinal direction between the upper end 14 of the shock absorber 10, which is fixed to a vehicle structure or can also be arranged on a wheel suspension in the scope of the invention, and the first radial bearing 35 can be shortened.
  • a lever arm between the upper end 14 and the first radial bearing 35 can be kept small, so that smaller bending moments are introduced into the shock absorber 10 than in the case of conventional shock absorbers.
  • the shock absorber 10 is constructed according to the so-called through-rod principle.
  • the plunger 18 reduces its outer diameter and thereby merges into the piston rod which extends through the central radial seal 40 to the piston 42 provided with a radial seal.
  • damper fluid from the first piston chamber 36 can be routed via the valve block 28 into the second piston chamber 44 and vice versa.
  • the compensating chamber 30 only has to compensate for a thermally induced volume change in the damper fluid.
  • FIG 3 shows a shock absorber 100 according to a second embodiment of the invention in a side view.
  • the shock absorber 100 has an upper end 114 that can be connected to a vehicle structure or suspension.
  • the upper end 114 is formed by means of a pivot pin 22 which extends a little way into a plunger piston 118, as can also be seen from the sectional view on the section plane AA in FIG.
  • the pivot pin 22 is provided at its lower end, which is arranged within the plunger piston 18, with a ball joint 50, the function of which has already been explained with reference to FIGS.
  • Plunger 118 is hollow and has a constant outer diameter and wall thickness throughout its length.
  • the plunger 118 extends into an outer tube 124 .
  • the outer tube 124 is accommodated in a valve block 128 to which an expansion tank 130 is also attached.
  • the shock absorber 100 is not provided with spring plates and a chassis spring, which can certainly be provided within the scope of the invention.
  • a rebound stage valve 134 that is adjustable can be seen on the valve block 128 .
  • a compression valve 132 can be seen, which is also adjustable and which is covered by the equalizing tank 130 in the view of FIG. 3 .
  • the rebound valve 134 and the compression valve 132 form damper valves.
  • a piston 142 provided with a radial seal (not shown) is guided within the hollow plunger piston 118 .
  • the piston 142 is immovably arranged relative to the outer tube 124 since it is connected to the valve block 128 and thus to the lower end of the outer tube 124 by means of a hollow piston rod 150 .
  • piston rod 150 is attached to valve block 128 . If the plunger piston 118 is thus pulled a little way out of the outer tube 124 , damping fluid is displaced from a second piston chamber 144 into the piston rod 150 and in the direction of a second fluid channel 146 in the valve block 128 .
  • the damper fluid then flows via the rebound stage valve 134.
  • the sectional view of FIG. 4 shows that the plunger piston is guided by a first radial bearing 152 at the upper end of the outer tube 124 and is then supported at its lower end by a second radial bearing 154 also on the inside of the outer tube 124.
  • the first radial bearing 152 is fixed to the inside of the outer tube 124 and the second radial bearing 154 is fixed to the outside of the plunger 118 .
  • the distance between the first radial bearing 152 and the second radial bearing 154 is very large, on the other hand, this bearing distance increases when the shock absorber 100 deflects.
  • a very large lever arm is therefore available in order to also generate large bending moments transverse to the central longitudinal axis of the shock absorber 100 sure to take.
  • the second radial bearing 154 is not sealed off from the piston chamber 136 . Damper fluid can thus move between the outer wall of the plunger 118 and the inner wall of the outer tube 124 and reach a radial seal 156 at the upper end of the outer tube 124 .
  • the two radial bearings 152, 154 are thus always lubricated with damper fluid, so that a sensitive response of the shock absorber 100 is ensured and so-called stick-slip effects are avoided.
  • FIG. 5 shows a shock absorber 200 according to a third embodiment of the invention in a side view.
  • the shock absorber 200 has the same structure and works in the same way as the shock absorber 100 in FIGS. 3 and 4. In the following, therefore, only the differences between the shock absorber 200 in FIGS. 5 and 6 and the shock absorber 100 in FIGS. 3 and 4 are explained.
  • Components of shock absorber 200 that are identical and/or have the same function as components of shock absorber 100 are denoted by the same reference numbers.
  • the shock absorber 200 has an upper end 114 that can be connected to a vehicle structure or suspension.
  • the upper end 114 is formed by a pivot pin which extends a distance into a plunger 218, also seen in FIG.
  • the plunger 218 does not have a constant diameter over its entire length. In the area of its end on the right in FIGS. 5 and 6 , the diameter of the plunger piston 218 is enlarged and in the area of this enlarged diameter rests on the inner circumference of an outer tube 124 .
  • FIGS. 3 and 4 on the one hand and FIGS. 5 and 6 on the other hand shows that the plunger piston 218 must be inserted into the outer tube from the right end in FIGS. 5 and 6 .
  • the diameter of the plunger 218 is increased from its diameter at the upper end 114 of the shock absorber 200 .
  • Plunger 218 extends into outer tube 124 .
  • a slide bearing 154 is provided for supporting transverse forces which are transmitted from the plunger piston 218 to the outer tube 124. It should be noted that at this end of the plunger piston 218 located within the outer tube 124 only the plain bearing 154 and no seal is deliberately provided. This is because the plunger piston displaces fluid within the outer tube by its volume, namely by its volume arranged in the piston chamber of the outer tube 124 . It can be seen in the sectional view of Fig.
  • the plunger piston 218 has a plurality of passages 208 which lead into an annular intermediate space 210 between the inner wall of the outer tube 124 and the outer wall of the plunger piston 218 to lead. As a result, no seal is required at the location of the plain bearing 124 anyway.
  • the outer tube 124 is accommodated in a valve block 128, on which the expansion tank 130 and a rebound valve 134 and a compression valve 132 are also arranged.
  • the valve block 128, the expansion tank 130, the rebound valve 134 and the compression valve 132 are identical to the shock absorber 100 of FIGS. 3 and 4 and are therefore not explained again.
  • the plunger 218 must descend further into the outer tube 124.
  • oil is displaced from a first piston chamber 136 in the direction of a first fluid channel 138 in the valve block 128 and reaches the compression valve 132.
  • the mode of operation of the shock absorber 200 is basically the same as the mode of operation of the shock absorber 100 of Fig. 3 and 4.
  • the plunger piston 218 is designed with an enlarged-diameter end, which is located in the outer tube 124, so that in contrast to the shock absorber 100, the annular space 210 between the outer circumference of the plunger piston 218 and the inner circumference of the Outer tube 124 is formed.
  • the plunger piston 218 is moved out of the outer tube 124 a little.
  • a piston 142 Disposed within the hollow plunger 218 is a piston 142 provided with a radial seal 204 .
  • the piston 142 is additionally supported on the inner circumference of the plunger piston 218 by means of a plain bearing 202 .
  • the piston 142 is arranged immovably relative to the outer tube 124 since it is connected to the valve block 128 and thus to the lower end of the outer tube 124 on the right in FIGS. 5 and 6 by means of a hollow piston rod 150 .
  • piston rod 150 is attached to valve block 128 .
  • the plunger piston 218 is guided at the end of the outer tube 124 on the left in FIG.
  • a seal 156 and a scraper 256 are also arranged after the radial bearing 152 toward the end of the outer tube 124 on the left in FIGS. 5 and 6 . No oil or no appreciable amounts of oil can thus escape from the annular space 210 through the end of the outer tube 124 on the left in FIGS. 5 and 6 .
  • the radial bearings 152, 154 and 202 are always lubricated with oil or damper fluid, so that a sensitive response of the shock absorber 200 is ensured and so-called stick-slip effects are avoided.
  • the outer diameter of the plunger 218 is indicated by the letter A.
  • the inner diameter of the plunger 218 is marked with the letter B specified.
  • the outer diameter of the piston 142 is consequently the same size or only slightly smaller than the diameter B.
  • the outer diameter of the piston rod 150 is indicated by the letter C.
  • the piston rod 150 is slidably arranged in the plunger piston 218 and a seal 206 in the area where the piston rod 150 passes through a right-hand end area of the plunger piston 218 in FIG.
  • oil is displaced from the damper chamber 144 into the interior of the hollow piston rod 150 .
  • Diameter A is smaller than diameter D.
  • Diameter C is smaller than diameter B.
  • Diameter B is smaller than diameter A.
  • shock absorbers 10, 100, 200 With the shock absorbers 10, 100, 200 according to the invention, it is possible to construct wheel suspensions of vehicles in which the shock absorber is designed to absorb wheel guiding forces in a very stable and light manner.
  • the shock absorbers 10, 100, 200 according to the invention are therefore particularly suitable for telescopic spring forks for two-wheelers, for example motorcycles or mountain bikes or e-bikes, and also for MacPherson wheel suspensions of motor vehicles, in particular racing vehicles.

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Abstract

Stoßdämpfer (10) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, wobei der Stoßdämpfer zum Aufnehmen von Radführungskräften ausgebildet ist, mit einem Außenrohr (24), mit einem in dem Außenrohr in und entgegen einer Längsrichtung des Außenrohres verschiebbaren Plungerkolben (18) zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers in einer ersten Richtung und mit einem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben (42) zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.

Description

Radaufhängung
Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, wobei der Stoßdämpfer zum Aufnehmen von Radführungskräften ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Teleskopfedergabel und eine MacPherson-Radaufhängung.
Mit der Erfindung sollen ein Stoßdämpfer, eine Teleskopfedergabel und eine MacPherson-Radaufhängung verbessert werden.
Erfindungsgemäß ist ein Stoßdämpfer für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei der Stoßdämpfer zum Aufnehmen von Radführungskräften ausgebildet ist, mit einem Außenrohr, mit einem in dem Außenrohr in und entgegen einer Längsrichtung des Außenrohres verschiebbaren Plungerkolben zum Verdrängen von Dämpferfluid und damit zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers in einer ersten Richtung und mit einem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben zum Verdrängen von Dämpferfluid und damit zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
Die Kombination eines Plungerkolbens und eines Kolbens mit Radialdichtung hat überraschende Vorteile hinsichtlich der Übertragung von Radführungskräften, hinsichtlich des Ansprechverhaltens des Stoßdämpfers, hinsichtlich eines für den Stoßdämpfer erforderlichen Bauraums und auch hinsichtlich einer Einstellbarkeit des Dämpfungsverhaltens in einer Druckstufe und einer Zugstufe. Das Dämpfen der Bewegung bei einer Längenänderung des Stoßdämpfers erfolgt mittels Dämpferventilen, durch die das von dem Plungerkolben oder dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben verdrängte Dämpferfluid strömt. Der Plungerkolben taucht in das Außenrohr ein und wird radial im Außenrohr geführt. Die Lagerstellen des Plungerkolbens an der Innenseite des Außenrohres können gleichzeitig mittels des Dämpferfluids geschmiert werden. Hinsichtlich eines erforderlichen Bauraums ist die Kombination eines Plungerkolbens und eines Kolbens mit Radialdichtung vorteilhaft, da keine koaxialen Rohre zum Erzeugen von Ringspalten erforderlich sind, um das Dämpferfluid innerhalb des Stoßdämpfers zu leiten. Ein sehr gutes Ansprechverhalten des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers kann durch geringe Lagerreibung erreicht werden, da die Lagerung des Plungerkolbens an der Innenseite des Außenrohres stets mit dem Dämpferfluid, üblicherweise Dämpferöl, geschmiert ist. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer spricht dadurch feinfühlig an und weist insbesondere keine Stick-Slip- Effekte auf, bei denen also der Dämpfer zunächst nicht anspricht und erst dann schlagartig anspricht, wenn ein Losbrechmoment der Dichtung überwunden ist. Durch den Plungerkolben in Kombination mit einem Kolben mit einer Radialdichtung können zwei Lagerstellen innerhalb des Außenrohres sehr weit voneinander entfernt angeordnet werden. Der Stoßdämpfer ist dadurch bereits von seinem konstruktiven Aufbau her sehr steif ausgebildet, indem ein möglichst großer Lagerabstand eingestellt wird, und kann dadurch Radführungskräfte annähernd spielfrei und ohne elastische Verformung übertragen. Der Plungerkolben kann sehr stabil ausgeführt werden. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer kann so ausgebildet werden, dass sich ein Lagerabstand zwischen den beiden Lagern, die den Plungerkolben an der Innenseite des Außenrohres abstützen, sich beim Einfedern vergrößert. Wenn beim Einfedern die Radführungskräfte steigen, dann vergrößert sich der Lagerabstand der beiden Lager zur Lagerung des Plungerkolbens an der Innenseite des Außenrohres, so dass sehr günstige Hebelverhältnisse gegeben sind. Ein Plungerkolben ist dabei ein Kolben, der abschnittsweise unmittelbar an der Innenseite des Außenrohres anliegt und der mittels einer Dichtung am Eingang des Außenrohres, mit anderen Worten also im Bereich des offenen Endes des Außenrohres, wobei in das offene Ende der Plungerkolben eingeschoben ist, gegenüber der Innenwand des Außenrohres abgedichtet ist. Der Plungerkolben taucht in die durch das Außenrohr gebildete Kolbenkammer ein und verdrängt Fluid in der Kolbenkammer durch sein in der Kolbenkammer angeordnetes Volumen. Der Kolben mit Radialdichtung verdrängt hingegen Fluid durch seinen Kolbenhub, die Verdrängung des Kolbens mit Radialdichtung ist also unabhängig vom Volumen des Kolbens. Die Kombination von Plungerkolben und Kolben mit Radialdichtung in dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer ermöglicht auch eine sehr gute Zugänglichkeit und damit Einsteilbarkeit der Dämpferventile, die außerhalb des Außenrohres angeordnet werden können oder zumindest problemlos von außerhalb des Außenrohres her zugänglich gemacht werden können.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Plungerkolben wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet und eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Stoßdämpfers an einer Fahrzeugstruktur oder an der Radaufhängung ist wenigstens abschnittsweise innerhalb des Plungerkolbens angeordnet.
Ein Abstand zwischen der Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Stoßdämpfers und dem ersten und dem zweiten Lager zum Lagern des Plungerkolbens an der Innenseite des Außenrohres kann dadurch im Vergleich zu konventionellen Stoßdämpfern sehr klein gehalten werden. Über die Radaufhängung in den Stoßdämpfer und dann über die Befestigungseinrichtung in eine Fahrzeugstruktur eingeleitete Radführungskräfte können dadurch weitergeleitet werden, ohne dass der Stoßdämpfer sich so verformt, dass das Fahrverhalten eines Fahrzeugs negativ beeinflusst wird. Mit anderen Worten wird ein Hebel zwischen der Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Stoßdämpfers an einer Fahrzeugstruktur oder an der Radaufhängung, insbesondere eines Kugelgelenks, und der radialen Lagerung des Plungerkolbens im Außenrohr des Stoßdämpfers möglichst kurz gehalten.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Befestigungseinrichtung ein Kugelgelenk auf.
Vorteilhafterweise ist das Kugelgelenk vollständig innerhalb des Plungerkolbens angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Plungerkolben wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet ist, dass der Plungerkolben an einer ersten Lagerstelle im Bereich eines offenen Endes des Außenrohres radial am Innenumfang des Außenrohres gelagert ist und dass der Plungerkolben an einer zweiten Lagerstelle radial am Innenumfang des Außenrohres gelagert ist, wobei eine Wandstärke des Plungerkolbens in einem Bereich, der bei einer Längenänderung des Stoßdämpfers in Kontakt mit der ersten Lagerstelle kommt, kleiner ist als eine Wandstärke des Plungerkolbens einem Bereich, der bei einer Längenänderung des Stoßdämpfers in Kontakt mit der zweiten Lagerstelle kommt.
Bei dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer ist ein konsequenter Leichtbau möglich, da eine große Wandstärke nur dort vorgesehen ist, wo auch große Biegekräfte beim Einleiten von Radführungskräften auftreten. In Weiterbildung der Erfindung ist der Plungerkolben wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet und der mit einer Radialdichtung versehene Kolben ist innerhalb des Hohlraums des Plungerkolbens verschiebbar angeordnet.
Auf diese Weise lassen sich große Dämpfungswege erzielen, ohne dass der Stoßdämpfer übermäßig lang wird. Ein solches Konzept kann beispielsweise bei Rallyefahrzeugen eingesetzt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der mit einer Radialdichtung versehene Kolben mittels einer Kolbenstange mit dem Plungerkolben verbunden.
Auf diese Weise wird ein sogenanntes Through-Rod-Konzept verwirklicht, da der Plungerkolben beziehungsweise die durch eine Verlängerung des Plungerkolbens gebildete Kolbenstange sich durch eine radiale Abdichtung am Außenrohr hindurch erstreckt und sich auch relativ zu dieser radialen Abdichtung in und entgegen der Längsrichtung bewegen kann.
In Weiterbildung der Erfindung verdrängt der Plungerkolben Dämpferfluid in Richtung auf einen außerhalb des Außenrohres liegenden Fluidkanal, wobei der Fluidkanal mit einem Dämpferventil versehen ist.
Mit anderen Worten steht ein Kolbenraum, in den der Plungerkolben, insbesondere beim Einfedern des Stoßdämpfers, eindringt, in Strömungsverbindung mit einem außerhalb des Außenrohres angeordneten Fluidkanal, in dem ein Dämpferventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Einstellung der Dämpfung an dem Dämpferventil und damit außerhalb des Außenrohres erfolgen. Das Dämpferventil kann dadurch sehr gut zugänglich gemacht werden, so dass eine schnelle, problemlose Einstellung der Dämpfungswirkung möglich ist.
In Weiterbildung der Erfindung verdrängt der mit einer Radialdichtung versehene Kolben Dämpferfluid in Richtung auf einen außerhalb des Außenrohres angeordneten Fluidkanal, wobei der Fluidkanal mit einem Dämpferventil versehen ist. Mit anderen Worten steht ein Kolbenraum, den der mit einer Radialdichtung versehene Kolben, insbesondere beim Ausfedern des Stoßdämpfers, verkleinert, in Strömungsverbindung mit einem außerhalb des Außenrohrs angeordneten Fluidkanal, in dem ein Dämpferventil angeordnet ist. Sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe wird Fluid somit in Richtung auf außerhalb des Außenrohres liegende Fluidkanäle verdrängt. In diesen Fluidkanälen können dann die Dämpferventile angeordnet werden, so dass eine Verstellung der Dämpfungswirkung unproblematisch von außen möglich ist.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch eine Teleskopfedergabel für ein Zweirad mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer gelöst.
Bei Teleskopfedergabeln für Zweiräder ist die präzise Übertragung beziehungsweise Einleitung von Radführungskräften in eine Fahrzeug Struktur, meistens ein Rahmen des Zweirads, von eminenter Wichtigkeit. Dies gilt auch bei Teleskopfedergabeln für Fahrräder oder Elektroräder. Der Plungerkolben des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ist dann in der Regel für die Zugstufe des Stoßdämpfers zuständig.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch eine MacPherson- Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer gelöst.
Gerade bei sehr schnellen beziehungsweise dynamischen Kraftfahrzeugen, insbesondere Renn- und Rallyefahrzeugen, kann der erfindungsgemäße Stoßdämpfer für eine präzise und zuverlässige Übertragung von Radführungskräften sorgen, ohne dass der Stoßdämpfer selbst dabei übermäßig verformt wird. In der Regel ist bei einer MacPherson-Radaufhängung der Plungerkolben für die Druckstufe des Stoßdämpfers zuständig.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und/oder beschriebenen Ausführungsbeispiele können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies güt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen ohne weitere Einzelmerkmale, mit denen sie im Zusammenhang dargestellt und/oder beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 3.
Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers gemäß einer dritten Ausführungsform und
Fig. 6 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 5.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 10, der zum Übertragen von Radführungskräften ausgebildet ist und der mit einer Fahrwerksfeder 12 kombiniert ist. Ein in Fig. 1 oberes Ende 14 des Stoßdämpfers 10 ist zur Befestigung an einer Fahrzeugstruktur vorgesehen. Ein in Fig. 1 unteres Ende 16 des Stoßdämpfers 10 ist zur Verbindung mit einem Radträger vorgesehen. Der Stoßdämpfer 10 und die Fahrwerksfeder 12 bilden damit Teile einer sogenannten MacPherson-Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug.
Der Stoßdämpfer 10 weist einen Plungerkolben 18 auf, an dessen oberem Ende ein Federteller 20 befestigt ist und in dessen oberes Ende, siehe auch Fig. 2, ein Gelenkbolzen 22 zur Befestigung an der Fahrzeugstruktur eingesteckt ist.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, bildet der Gelenkbolzen 22 Teil eines Kugelgelenks, das innerhalb des Plungerkolbens 18 angeordnet ist. Der Stoßdämpfer 10 weist darüber hinaus ein Außenrohr 24 auf, das ebenfalls einen Federteller 26 trägt. Die Fahrwerksfeder 12 ist zwischen den beiden Federtellern 20, 26 aufgenommen. Der in Fig. 1 untere Federteller 26 kann auf einem Außengewinde des Außenrohres 24 verstellt werden, um eine Vorspannung der Fahrwerksfeder 12 zu erhöhen oder zu erniedrigen und um dadurch letztendlich eine Fahrwerkshöhe des Fahrwerks einstellen zu können.
Mit dem Außenrohr 24 verbunden ist ein Ventilblock 28, der wiederum mit einem Ausgleichsbehälter 30 verbunden ist. In dem Ventilblock 28 ist ein einstellbares Druckstufenventil 32 und ein ebenfalls einstellbares Zugstufenventil 34 vorgesehen. Das Druckstufenventil 32 und das Zugstufenventil 34 sind Dämpferventile. In der Ansicht der Fig. 1 ist gut zu erkennen, dass sowohl das Druckstufenventil 32 als auch das Zugstufenventil 34 von der Außenseite des Stoßdämpfers 10 her sehr gut zugänglich sind.
Beim Einfedern der in Fig. 1 nicht dargestellten Radaufhängung verkürzt sich die Länge des Stoßdämpfers 10 und der Plungerkolben 18 taucht somit ausgehend von der Position in Fig. 1 tiefer in das Außenrohr 24 ein. Beim Ausfedern der Radaufhängung vergrößert sich die Länge des Stoßdämpfers 10 und der Plungerkolben 18 bewegt sich ausgehend von der Position in Fig. 1 weiter aus dem Außenrohr 24 heraus.
Im Rahmen der Erfindung kann der Stoßdämpfer 10 auch so angeordnet werden, dass das in Fig. 1 obere Ende 14 zur Befestigung an einer Radaufhängung vorgesehen ist und das in Fig. 1 unten dargestellte Ende 16 zur Befestigung an einer Fahrzeugstruktur.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 1. Der Plungerkolben 18 ist bei der dargestellten Ausführungsform über seine gesamte Länge hohl ausgebildet, wobei sich die Wanddicke des Plungerkolbens über seine Länge gesehen verändert.
Am oberen Ende des Außenrohres 24 ist der Plungerkolben 18 mittels einer Radialdichtung und eines Radiallagers 35 abgedichtet. Die Radialdichtung und das Radiallager 35 sind an der Innenseite des Außenrohres 24 vorgesehen, so dass sich der Plungerkolben 18 relativ zur Radialdichtung und zum Radiallager 35 bewegen kann. Es ist zu erkennen, dass der Plungerkolben 18 in seinem Abschnitt, der am Radiallager 35 geführt ist, den größten Außendurchmesser aufweist. Dieser größte Außendurchmesser ist aber noch kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohres 24. Ein Kolbenraum 36, in den der Plungerkolben 18 beim Einfedern ein Stück weit hineinbewegt wird und aus dem dieser dann wieder beim Ausfedern ein Stück weit herausbewegt wird, während der Stoßdämpfer 10 seine Länge verändert, liegt zwischen dem ersten Radiallager 35 und einem zweiten Radiallager 40, durch das der Plungerkolben 18 hindurchgeführt ist. Dämpferfluid aus dem Kolbenraum 36 wird infolgedessen dadurch verdrängt, dass ein größeres Volumen des Plungerkolbens 18 in den Kolbenraum 36 eintaucht und dadurch in dem Kolbenraum 36 befindliches Dämpferfluid verdrängt. Aus dem Kolbenraum 36 wird mittels des Plungerkolbens 18 Dämpferfluid in einen ersten Fluidkanal 38 im Ventilblock 28 verdrängt. Der erste Fluidkanal führt zu dem Druckstufenventil 32, das, wie ausgeführt wurde, einstellbar ist.
Im Bereich des zweiten Radiallagers 40 ist der Plungerkolben mit geringerem Durchmesser ausgeführt und bildet dadurch eine Kolbenstange, wobei an dem in Fig. 2 unteren Ende des Plungerkolbens 18 beziehungsweise der Kolbenstange ein Kolben 42 angeordnet ist, der mit einer Radialdichtung versehen ist und infolgedessen zur Innenseite des Außenrohres 24 hin abgedichtet ist. Der mit einer Radialdichtung versehene Kolben 42 begrenzt einen zweiten Kolbenraum 44, der zwischen dem zweiten Radiallager 40 und dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben 42 angeordnet ist. An der Verbindung des Plungerkolbens 18 beziehungsweise der Kolbenstange mit dem Kolben 42 ist die Wandstärke des Plungerkolbens am kleinsten.
Wenn sich der Plungerkolben 18 relativ zum Außenrohr 24 in Fig. 2 nach unten bewegt, wenn also das Fahrzeug einfedert, bewegt sich der mit einer Radialdichtung versehene Kolben 42 von dem zweiten Radiallager 40 weg, so dass der zweite Kolbenraum 44 vergrößert wird und Dämpferfluid in den zweiten Kolbenraum 44 einströmt.
Beim Ausfedern des Fahrzeugs verlängert sich hingegen die Länge des Stoßdämpfers 10 und infolgedessen bewegt sich der Plungerkolben 18 in Fig. 2 nach oben ein Stück weit aus dem Außenrohr 24 heraus. Dämpferfluid im zweiten Kolbenraum 44 wird dadurch mittels des mit einer Radialdichtung versehenen Kolbens 42 verdrängt und strömt in einen zweiten Fluidkanal 46 im Ventilblock 28. Das Fluid gelangt über den zweiten Fluidkanal 46 zu dem Zugstufenventil 34, das, wie ausgeführt wurde, einstellbar ist und über den Ventilblock 28 dann in den ersten Kolbenraum 36.
Der Ausgleichsbehälter 30 ist dafür vorgesehen, eine thermische Ausdehnung des Dämpferfluids in den beiden Kolbenräumen 36, 44 zu kompensieren. Da der Stoßdämpfer 10 als Through-Rod-Konstruktion ausgebildet ist, strömt das Dämpferfluid von der ersten Kolbenkammer 36 in den Ventilblock 28 und dann in die zweite Kolbenkammer 44 und umgekehrt. Die Ausgleichskammer 30 wird hierfür nicht benötigt und kann daher klein ausgeführt werden, da nur eine thermisch verursachte Volumenänderung des Dämpferfluids ausgeglichen werden muss.
Der Plungerkolben 18 weist im Bereich des ersten Radiallagers 35 einen sehr großen Durchmesser auf, der lediglich um die Stärke des ersten Radiallagers 35 kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohres 24. Aufgrund des großen Durchmessers des Plungerkolbens 18 im Bereich des ersten Radiallagers 35 ist der Plungerkolben 18 in diesem Bereich daher sehr stabil und gut dafür geeignet, Biegekräfte, die auf den Stoßdämpfer quer zu seiner Mittellängsachse wirken, in das Außenrohr 24 einzuleiten und umgekehrt.
Der Plungerkolben 18 verringert dann seinen Durchmesser und geht in Form einer Kolbenstange mit konstantem Außendurchmesser bis zu dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben 42. Im Bereich der Verringerung des Durchmessers vom Außendurchmesser des Plungerkolbens 18 auf den Außendurchmesser der Kolbenstange weist der Plungerkolben 18 die größte Wandstärke auf. Dies deshalb, da im Bereich dieser Durchmesserverringerung große Biegekräfte zu erwarten sind. Im Verlauf der Kolbenstange bis zu dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben 42 verringert der Plungerkolben dann seine Wandstärke wieder stufenweise. Dadurch kann Gewicht eingespart werden.
Es ist anhand von Fig. 2 zu erkennen, dass sich ein Abstand zwischen dem ersten Radiallager 35 und dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben 42 beim Einfedern und infolgedessen bei einer Verkürzung der Länge des Stoßdämpfers 10 vergrößert. Beim Einfedern treten größere Radführungskräfte auf als beim Ausfedern. Beim Einfedern steht somit ein größerer Lagerabstand zur Verfügung, um Querkräfte auf den Stoßdämpfer 10 vom Plungerkolben 18 in das Außenrohr 24 und umgekehrt zu leiten.
Fig. 2 lässt auch erkennen, dass der Gelenkbolzen 22 an seinem, innerhalb des Plungerkolbens 18 angeordneten Ende mit einem Kugelgelenk 50 versehen ist, wobei das Kugelgelenk 50 vollständig innerhalb des Plungerkolbens 18 angeordnet ist. Ein Abstand in Längsrichtung zwischen dem oberen Ende 14 des Stoßdämpfers 10, das an einer Fahrzeugstruktur befestigt wird oder im Rahmen der Erfindung auch an einer Radaufhängung angeordnet werden kann, und dem ersten Radiallager 35 kann dadurch verkürzt werden. Ein Hebelarm zwischen dem oberen Ende 14 und dem ersten Radiallager 35 kann dadurch kleingehalten werden, so dass kleinere Biegemomente als bei konventionellen Stoßdämpfern in den Stoßdämpfer 10 eingeleitet werden.
Der Stoßdämpfer 10 ist nach dem sogenannten Through-Rod-Prinzip aufgebaut. Der Plungerkolben 18 verringert seinen Außendurchmesser und geht dadurch einstückig in die Kolbenstange über, die sich durch die mittlere Radialdichtung 40 hindurch bis zu dem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben 42 erstreckt. Dämpferfluid aus der ersten Kolbenkammer 36 kann dadurch über den Ventilblock 28 in die zweite Kolbenkammer 44 geleitet werden und umgekehrt. Bei diesem Through-Rod-Prinzip muss infolgedessen, wie bereits erläutert wurde, die Ausgleichskammer 30 lediglich eine thermisch verursachte Volumenänderung des Dämpferfluids ausgleichen.
Die Darstellung der Fig. 3 zeigt einen Stoßdämpfer 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht. Der Stoßdämpfer 100 weist ein oberes Ende 114 auf, das mit einer Fahrzeugstruktur oder einer Radaufhängung verbunden werden kann. Das obere Ende 114 ist mittels eines Gelenkbolzens 22 gebildet, der sich ein Stück weit in einen Plungerkolben 118 hineinerstreckt, wie auch der Schnittansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 4 zu entnehmen ist. Wie bei dem Stoßdämpfer 10 der Fig. 1 und 2 ist der Gelenkbolzen 22 an seinem unteren, innerhalb des Plungerkolbens 18 angeordneten Ende mit einem Kugelgelenk 50 versehen, dessen Funktion anhand der Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurde. Der Plungerkolben 118 ist hohl und weist über seine gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser und eine konstante Wandstärke auf. Der Plungerkolben 118 erstreckt sich in ein Außenrohr 124 hinein. Am unteren Ende 116 des Stoßdämpfers 100 ist das Außenrohr 124 in einem Ventilblock 128 aufgenommen, an dem auch ein Ausgleichsbehälter 130 befestigt ist.
Der Stoßdämpfer 100 ist bei der dargestellten Ausführungsform nicht mit Federtellern und einer Fahrwerksfeder versehen, was im Rahmen der Erfindung aber durchaus vorgesehen sein kann.
Am Ventilblock 128 ist ein Zugstufenventil 134 zu erkennen, das einstellbar ist. In der Schnittansicht der Fig. 4 ist ein Druckstufenventil 132 zu erkennen, das ebenfalls einstellbar ist und das in der Ansicht der Fig. 3 durch den Ausgleichsbehälter 130 verdeckt ist. Das Zugstufenventil 134 und das Druckstufenventil 132 bilden Dämpferventile.
Wenn der Stoßdämpfer 100 seine Länge zwischen dem ersten Ende 114 und dem zweiten Ende 116 ausgehend von der Position in Fig. 4 verringert, wird der Plungerkolben 118 ein Stück weiter in das Außenrohr 124 hineinbewegt. Dadurch wird aus einer ersten Kolbenkammer 136 Dämpferfluid in Richtung auf einen ersten Fluidkanal 138 im Ventilblock 128 verdrängt und gelangt zu dem Druckstufenventil 132.
Vergrößert sich ausgehend von der Position in Fig. 4 eine Länge des Stoßdämpfers 100 zwischen dem ersten Ende 114 und dem zweiten Ende 116, wird der Plungerkolben 118 ein Stück weit aus dem Außenrohr 124 herausbewegt. Innerhalb des hohlen Plungerkolbens 118 ist ein mit einer nicht dargestellten Radialdichtung versehener Kolben 142 geführt. Der Kolben 142 ist relativ zum Außenrohr 124 unbeweglich angeordnet, da er mittels einer hohlen Kolbenstange 150 mit dem Ventilblock 128 und damit mit dem unteren Ende des Außenrohres 124 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Kolbenstange 150 am Ventilblock 128 befestigt. Wird der Plungerkolben 118 somit ein Stück weit aus dem Außenrohr 124 herausgezogen, wird Dämpferfluid aus einer zweiten Kolbenkammer 144 in die Kolbenstange 150 hinein und in Richtung auf einen zweiten Fluidkanal 146 im Ventilblock 128 verdrängt. Das Dämpferfluid fließt dann über das Zugstufenventil 134. Anhand der Schnitansicht der Fig. 4 ist zu erkennen, dass der Plungerkolben mittels eines ersten Radiallagers 152 am oberen Ende des Außenrohres 124 geführt ist und dann an seinem unteren Ende mittels eines zweiten Radiallagers 154 ebenfalls an der Innenseite des Außenrohres 124 abgestützt ist. Das erste Radiallager 152 ist an der Innenseite des Außenrohres 124 befestigt und das zweite Radiallager 154 ist an der Außenseite des Plungerkolbens 118 befestigt. Zum einen ist der Abstand zwischen dem ersten Radiallager 152 und dem zweiten Radiallager 154 sehr groß, zum anderen vergrößert sich dieser Lagerabstand beim Einfedern des Stoßdämpfers 100. Es steht somit ein sehr großer Hebelarm zur Verfügung, um auch große Biegemomente quer zur Mitellängsachse des Stoßdämpfers 100 sicher aufzunehmen. Das zweite Radiallager 154 ist gegenüber der Kolbenkammer 136 nicht abgedichtet. Dämpferfluid kann sich somit zwischen die Außenwand des Plungerkolbens 118 und die Innenwand des Außenrohres 124 bewegen und bis zu einer Radialdichtung 156 am oberen Ende des Außenrohres 124 gelangen. Die beiden Radiallager 152, 154 sind somit stets mit Dämpferfluid geschmiert, so dass ein feinfühliges Ansprechen des Stoßdämpfers 100 gewährleistet ist und sogenannte Stick-Slip-Effekte vermieden werden.
Fig. 5 zeigt einen Stoßdämpfer 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht. Der Stoßdämpfer 200 ist prinzipiell gleich aufgebaut und arbeitet prinzipiell gleich wie der Stoßdämpfer 100 der Fig. 3 und 4. Nachfolgend werden daher lediglich die Unterschiede des Stoßdämpfers 200 der Fig. 5 und 6 zum Stoßdämpfer 100 der Fig. 3 und 4 erläutert. Bauteile des Stoßdämpfers 200, die identisch sind und/oder die gleiche Funktion aufweisen wie Bauteile des Stoßdämpfers 100, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Der Stoßdämpfer 200 weist ein oberes Ende 114 auf, das mit einer Fahrzeugstruktur oder einer Radaufhängung verbunden werden kann. Das obere Ende 114 ist mitels eines Gelenkbolzens gebildet, der sich ein Stück weit in einen Plungerkolben 218 hineinerstreckt, auch zu erkennen in Fig. 6. Der Gelenkbolzen ist mit einem innerhalb des Plungerkolbens 218 angeordneten Kugelgelenk versehen. Im Unterschied zum Plungerkolben 118 des Stoßdämpfers 100 weist der Plungerkolben 218 nicht über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser auf. Im Bereich seines in Fig. 5 und Fig. 6 rechten Endes ist der Durchmesser des Plungerkolbens 218 vergrößert und liegt im Bereich dieses vergrößerten Durchmessers am Innenumfang eines Außenrohrs 124 an. Es ist anhand eines Vergleichs der Fig. 3 und 4 einerseits und der Fig. 5 und 6 andererseits daher zu erkennen, dass der Plungerkolben 218 von dem in Fig. 5 und Fig. 6 rechten Ende in das Außenrohr eingesetzt werden muss. Der Durchmesser des Plungerkolbens 218 ist gegenüber seinem Durchmesser am oberen Ende 114 des Stoßdämpfers 200 vergrößert.
Der Plungerkolben 218 erstreckt sich in das Außenrohr 124 hinein. Im Bereich des in dem Außenrohr 124 befindlichen Endes des Plungerkolbens 218, wobei der Plungerkolben 218 an diesem Ende den vergrößerten Durchmesser aufweist, ist ein Gleitlager 154 zum Abstützen von Querkräften vorgesehen, die vom Plungerkolben 218 auf das Außenrohr 124 übertragen werden. Es ist dabei festzustellen, dass an diesem, innerhalb des Außenrohrs 124 befindlichen Ende des Plungerkolbens 218 bewusst lediglich das Gleitlager 154 und keine Abdichtung vorgesehen ist. Denn der Plungerkolben verdrängt Fluid innerhalb des Außenrohrs durch sein Volumen, nämlich durch sein in der Kolbenkammer des Außenrohrs 124 angeordnetes Volumen. Es ist in der Schnittansicht der Fig. 6 zu erkennen, dass unmittelbar hinter dem im Außenrohr 124 befindlichen Ende des Plungerkolbens 218 der Plungerkolben 218 mehrere Durchlässe 208 aufweist, die in einen ringförmigen Zwischenraum 210 zwischen der Innenwand des Außenrohrs 124 und der Außenwand des Plungerkolbens 218 führen. Infolgedessen ist an der Stelle des Gleitlagers 124 ohnehin keine Dichtung erforderlich.
Am unteren Ende des Stoßdämpfers 200 ist das Außenrohr 124 in einen Ventilblock 128 aufgenommen, an dem auch der Ausgleichsbehälter 130 sowie ein Zugstufenventil 134 und ein Druckstufenventil 132 angeordnet sind. Der Ventilblock 128, der Ausgleichsbehälter 130, das Zugstufenventil 134 und das Druckstufenventil 132 sind identisch zum Stoßdämpfer 100 der Fig. 3 und 4 ausgebildet und werden daher nicht erneut erläutert.
Wenn der Stoßdämpfer 100 seine Länge ausgehend von dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Zustand verringert, muss infolgedessen der Plungerkolben 218 weiter in das Außenrohr 124 eintauchen. Dadurch wird aus einer ersten Kolbenkammer 136 Öl in Richtung auf einen ersten Fluidkanal 138 im Ventilblock 128 verdrängt und gelangt zu dem Druckstufenventil 132. Wie ausgeführt wurde, ist die Funktionsweise des Stoßdämpfers 200 prinzipiell gleich zur Funktionsweise des Stoßdämpfers 100 der Fig. 3 und 4. Bei dem Stoßdämpfer 200 ist lediglich der Plungerkolben 218 mit einem im Durchmesser vergrößerten Ende, das sich im Außenrohr 124 befindet, ausgeführt, so dass im Unterschied zum Stoßdämpfer 100 noch der Ringraum 210 zwischen dem Außenumfang des Plungerkolbens 218 und dem Innenumfang des Außenrohrs 124 gebildet ist.
Vergrößert sich ausgehend von der Position in Fig. 5 und Fig. 6 die Länge des Stoßdämpfers 200, wird der Plungerkolben 218 ein Stück weit aus dem Außenrohr 124 herausbewegt. Innerhalb des hohlen Plungerkolbens 218 ist ein mit einer Radialdichtung 204 versehener Kolben 142 angeordnet. Der Kolben 142 ist zusätzlich noch zum Innenumfang des Plungerkolbens 218 mittels eines Gleitlagers 202 abgestützt. Der Kolben 142 ist relativ zum Außenrohr 124 unbeweglich angeordnet, da er mittels einer hohlen Kolbenstange 150 mit dem Ventilblock 128 und damit mit dem unteren, in Fig. 5 und Fig. 6 rechten Ende des Außenrohrs 124 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Kolbenstange 150 am Ventilblock 128 befestigt. Wird der Plungerkolben 218 somit ein Stück weit aus dem Außenrohr 124 herausgezogen, wird Öl aus einer zweiten Kolbenkammer 144 in die hohle Kolbenstange 150 hinein und in Richtung auf einen zweiten Fluidkanal 146 im Ventilblock 128 verdrängt. Das Öl fließt dann über das Zugstufenventil 134.
Der Plungerkolben 218 ist mittels eines ersten Radiallagers 152, das als Gleitlager zur Abstützung der Querkräfte ausgeführt ist, an dem in Fig. 6 linken Ende des Außenrohrs 124 geführt. Zu dem in Fig. 5 und Fig. 6 linken Ende des Außenrohrs 124 hin sind nach dem Radiallager 152 noch eine Dichtung 156 und ein Abstreifer 256 angeordnet. Aus dem Ringraum 210 kann somit kein Öl oder keine nennenswerten Mengen Öl durch das in Fig. 5 und Fig. 6 linke Ende des Außenrohrs 124 entweichen.
Wie bei dem Stoßdämpfer 100 der Fig. 3 und 4 sind die Radiallager 152, 154 und 202 stets mit Öl bzw. Dämpferfluid geschmiert, so dass ein feinfühliges Ansprechen des Stoßdämpfers 200 gewährleistet ist und sogenannte Stick-Slip-Effekte vermieden werden.
In Fig. 6 ist der Außendurchmesser des Plungerkolbens 218 mit dem Buchstaben A angegeben. Der Innendurchmesser des Plungerkolbens 218 ist mit dem Buchstaben B angegeben. Der Außendurchmesser des Kolbens 142 ist infolgedessen gleich groß oder nur unwesentlich kleiner als der Durchmesser B. Der Außendurchmesser der Kolbenstange 150 ist mit dem Buchstaben C angegeben. Die Kolbenstange 150 ist im Plungerkolben 218 verschiebbar angeordnet und eine Dichtung 206 im Bereich des Durchgangs der Kolbenstange 150 durch einen in Fig. 6 rechten Endbereich des Plungerkolbens 218 verhindert, dass Öl aus der Dämpferkammer 144 unmittelbar in die Dämpferkammer 136 gelangt. Wie erläutert wurde, wird Öl aus der Dämpferkammer 144 hingegen in den Innenraum der hohlen Kolbenstange 150 verdrängt. Der Durchmesser A ist kleiner als der Durchmesser D. Der Durchmesser C ist kleiner als der Durchmesser B. Der Durchmesser B ist kleiner als der Durchmesser A.
Gegenüber dem Stoßdämpfer 10 der Fig. 1 und 2 können mit den Stoßdämpfern 100, 200 der Fig. 3, 4, 5 und 6 größere Dämpfungswege erzielt werden beziehungsweise können bei gleichem Dämpfungsweg die Stoßdämpfer 100, 200 kürzer ausgebildet sein als der Stoßdämpfer 10.
Mit den erfindungsgemäßen Stoßdämpfern 10, 100, 200 ist es möglich, Radaufhängungen von Fahrzeugen, bei denen der Stoßdämpfer zum Aufnehmen von Radführungskräften ausgebildet ist, in sehr stabiler und dabei leichter Weise auszuführen. Die erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 10, 100, 200 sind dadurch in besonderer Weise für Teleskopfedergabeln für Zweiräder, beispielsweise Motorräder oder Mountainbikes oder E-Bikes, geeignet, sowie auch für MacPherson- Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Rennfahrzeuge.

Claims

Patentansprüche , Stoßdämpfer (10; 100, 200) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, wobei der Stoßdämpfer (10; 100, 200) zum Aufnehmen von Radführungskräften ausgebildet ist, mit einem Außenrohr (24; 124) mit einem in dem Außenrohr in und entgegen einer Längsrichtung des Außenrohrs (24, 124) verschiebbaren Plungerkolben (18; 118, 218) zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers (10; 100, 200) in einer ersten Richtung und mit einem mit einer Radialdichtung versehenen Kolben (42; 142) zum Dämpfen einer Bewegung bei Veränderung der Länge des Stoßdämpfers (10; 100, 200) in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
2. Stoßdämpfer (10; 100; 200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (18; 118; 218) ein Kolben ist, der abschnittsweise unmittelbar an der Innenseite des Außenrohrs (24; 124) anliegt und der mittels einer Dichtung am Eingang des Außenrohrs (24; 124), mit anderen Worten also im Bereich des offenen Endes des Außenrohrs (24; 124), wobei in dem offenen Ende der Plungerkolben (18; 118; 218) beweglich aufgenommen ist, gegenüber der Innenwand des Außenrohrs (24; 124) abgedichtet ist und wobei der Plungerkolben (18; 118; 218) in die durch das Außenrohr (24; 124) gebildete Kolbenkammer (136) eintaucht und Dämpferfluid in der Kolbenkammer (136) durch sein in der Kolbenkammer (136) angeordnetes Volumen verdrängt. . Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (18; 118, 218) wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet ist und eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Stoßdämpfers (10; 100, 200) an einer Fahrzeugstruktur oder an der Radaufhängung wenigstens abschnittsweise innerhalb des Plungerkolbens (18; 118, 218) angeordnet ist. . Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung ein Kugelgelenk (50) aufweist. . Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (50) vollständig innerhalb des Plungerkolbens (18; 118, 218) angeordnet ist. . Stoßdämpfer nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (18) wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet ist, dass der Plungerkolben (18) an einer ersten Lagerstelle (35) im Bereich eines offenen Endes des Außenrohres (24) radial am Innenumfang des Außenrohrs gelagert ist und dass der Plungerkolbens (18) an einer zweiten Lagerstelle (40) radial am Innenumfang des Außenrohres (24) gelagert ist, wobei eine Wandstärke des Plungerkolbens (18) im einem Bereich, der bei einer Längenänderung des Stoßdämpfers in Kontakt mit der ersten Lagerstelle (35) kommt, kleiner ist als eine Wandstärke des Plungerkolbens (18) in einem Bereich, der bei einer Längenänderung des Stoßdämpfers in Kontakt mit der zweiten Lagerstelle (42) kommt. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (118, 218) wenigstens abschnittsweise hohl ausgebildet ist und der mit einer Radialdichtung versehene Kolben (142) innerhalb des Hohlraums des Plungerkolbens (118, 218) verschiebbar angeordnet ist. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Radialdichtung versehene Kolben (42) mittels einer Kolbenstange mit dem Plungerkolben (18) verbunden ist. Stoßdämpfer nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Plungerkolben (18; 118, 218) Dämpferfluid in Richtung auf einen außerhalb des Außenrohrs liegenden Fluidkanal verdrängt, wobei der Fluidkanal mit einem Dämpferventil versehen ist. Stoßdämpfer nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer Radialdichtung versehene Kolben (42; 142) Dämpferfluid in Richtung auf einen außerhalb des Außenrohrs angeordneten Fluidkanal verdrängt, wobei der Fluidkanal mit einem Dämpferventil versehen ist. Teleskopfedergabel für ein Zweirad mit wenigstens einem Stoßdämpfer (10; 100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche. MacPherson-Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Stoßdämpfer (10; 100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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