DE19533005A1

DE19533005A1 - Spring damper for telescopic fork of bicycle

Info

Publication number: DE19533005A1
Application number: DE1995133005
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Pivit
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-13

Abstract

The spring damper arrangement has an elastomeric spring element (8) which has hollow chambers (12) running coaxially with the working cylinder (1). Damping holes (13) run parallel to the damping chambers. The damping holes can be partly filled with a damping fluid. Depending on the spring movement of the device, a pumping action takes place via a narrowing and an enlarging of the hollow chambers and the damping holes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a spring-damper device for Bicycles according to the preamble of claim 1.

Ein Feder-Dämpfer-Element ist beispielsweise aus der DE 36 30 757 bekannt geworden, welches als selbstpumpendes hydraulisches Federbein mit innerer Niveauregelung neben einer Dämpfung durch einen Kolben in einem Arbeitszylinder auch eine in einer Kolbenstange integrierte Ölpumpe aufweist, die durch die Federbewegungen ein Gaspolster in einem Hochdruckteil des Federbeins solange komprimiert, bis die Kolbenstange zum Ar beitszylinder ein bestimmtes von einem Abriegelkanal defi niertes Niveau erreicht. Die Nutzung eines derartigen Feder beins als Teleskopgabel beim Fahrrad wäre denkbar, ist aber vom Aufwand her nicht vertretbar. Außerdem bleibt die Dämpfung konstant, wodurch nicht alle Möglichkeiten im Fahrrad ent sprechend der vorliegenden Erfindung abgedeckt werden.A spring damper element is, for example, from the DE 36 30 757 become known, which as a self-pumping hydraulic shock absorber with internal level control next to one Damping by a piston in a working cylinder also Oil pump integrated in a piston rod, which by the spring movements a gas cushion in a high pressure part of the Shock absorber compressed until the piston rod to the Ar beitsylinder a certain defi from a lock-up channel level reached. The use of such a spring beins as a telescopic fork on a bicycle would be conceivable, but it is not justifiable in terms of effort. In addition, the damping remains constant, which does not ent all possibilities in the bicycle be covered according to the present invention.

Ferner ist mit der EP 541 891 ein Stoßdämpfer für Fahrräder bekannt geworden, dessen Dämpfungsventil von außerhalb manuell verstellbar ist. Eine an die Rauhigkeit der Fahrbahn angepaßte Dämpfung ist wünschenswert und kommt den Anforderungen, unter denen die vorliegende Erfindung gemacht wurde, nach. Bei stark unterschiedlicher Fahrbahnbeschaffenheit ist jedoch neben der Veränderung der Dämpfung auch die Veränderung der Federrate wünschenswert, wobei es ganz besonders darauf ankommt, daß die Veränderung automatisch erfolgt.Furthermore, EP 541 891 is a shock absorber for bicycles become known, the damping valve from outside manually is adjustable. One adapted to the roughness of the road Damping is desirable and meets the requirements to which the present invention has been made. With strong different road surface condition is besides that Change in damping also change the spring rate desirable, and it is particularly important that the Change takes place automatically.

Schließlich sei die DE 94 00 166 erwähnt, wo ein Stoßdämpfer mechanismus beschrieben ist, der eine Kombination aus Stoßdämpferfeder mit Gummiringen und Halteblock besteht, wobei die Dämpfung über die Reibung am zylindrischen Gehäuse statt findet, das eine Reibauskleidung trägt. Die Abwesenheit von Dämpfungsflüssigkeit vereinfacht das System, bringt aber hin sichtlich Dämpfung keine Möglichkeiten der Veränderung mit sich.Finally, DE 94 00 166 should be mentioned, where a shock absorber Mechanism is described, which is a combination of Shock absorber spring with rubber rings and holding block, where the damping takes place via the friction on the cylindrical housing finds that wearing a friction lining. The absence of Damping fluid simplifies the system, but brings it there visibly dampening with no possibilities of change themselves.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in Fortent wicklung der vorgenannten Dämpfer-Federungs-Systeme eine solches mit automatisch sich auf die Rauhigkeit der Fahrbahn einstellender Dämpfung und Federrate zu entwickeln.It is the object of the present invention in Fortent winding of the aforementioned damper-suspension systems This automatically affects the roughness of the road developing damping and spring rate.

Die Lösung ist im kennzeichnenden Teil das Anspruchs 1 be schreiben.The solution is in the characterizing part of claim 1 write.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eine Ausführungsbei spiels mit Zeichnungen einer Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with the aid of an embodiment with drawings of a spring damper device for Bicycles explained. Show it:

Fig. 1 eine Feder-Dämpfer-Einrichtung als Teil einer Telegabel für Fahrräder mit einem Federelement im Inneren eines Arbeitszylinders im Teil-Längs schnitt; Figure 1 shows a spring damper device as part of a telescopic fork for bicycles with a spring element inside a working cylinder in part longitudinal section.

Fig. 2 den Arbeitszylinder mit dem Federelement im Schnitt; Figure 2 shows the working cylinder with the spring element in section.

Fig. 3 eine Variante der Feder-Dämpfer-Einrichtung gemäß Fig. 1 ohne Anschluß für eine Dämpfungsflüssigkeit nach außen. Fig. 3 shows a variant of the spring-damper device according to FIG. 1 without a connection for a damping fluid to the outside.

Die in Fig. 1 dargestellte Feder-Dämpfer-Einrichtung für Fahrräder besteht im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder 1, in dem ein Kolben 2 am Ende einer Kolbenstange 3 gleitet. Der Arbeitszylinder 1 ist auf der der Kolbenstange 3 gegenüber liegenden Seite mit einem Deckel 4 verschlossen und bildet eine abgedichtete und im Volumen variable Kammer durch den Kolben 2, der an seinem Außendurchmesser gegen den Arbeitszy linder 1 eine Dichtung 5 trägt. Die mit dem Kolben 2 fest verbundenen Kolbenstange 3 ist mit ihrem dem Kolben 2 gegen überliegenden Ende mit der Achse des zu federnden Laufrades des Fahrrades verbunden, wobei eine hier nicht gezeigte Füh rung zwischen dem Arbeitszylinder 1 und der Kolbenstange 3 für Stabilität und Koaxialität der beiden Teile sorgt. Der im Ar beitszylinder 1 sich zwischen Kolben 2 und Führung ergebende Raum ist mit der Atmosphäre verbunden und somit drucklos. Der Arbeitszylinder 1 ist mit seinem deckelseitigen Ende mit einem Gabelkopf 6 verbunden, der zwei Feder-Dämpfer-Einrichtungen vereinigt und mit der ungefederten Masse des Fahrradrahmens über dessen Steuerkopf verbindet.The spring-damper device for bicycles shown in Fig. 1 consists essentially of a working cylinder 1 , in which a piston 2 slides at the end of a piston rod 3 . The working cylinder 1 is closed on the side opposite the piston rod 3 with a cover 4 and forms a sealed and variable-volume chamber by the piston 2 , which has a seal 5 on its outer diameter against the working cylinder 1 . The piston rod 3 fixedly connected to the piston 2 is connected with its piston 2 opposite end to the axis of the wheel of the bicycle to be resilient, a guide not shown here between the working cylinder 1 and the piston rod 3 for stability and coaxiality of the two Parts. The resultant cylinder 1 in Ar between piston 2 and guide is connected to the atmosphere and thus depressurized. The working cylinder 1 is connected at its cover end to a fork head 6 , which combines two spring-damper devices and connects to the unsprung mass of the bicycle frame via its control head.

Die im Arbeitszylinder 1 zwischen dem Deckel 4 und dem Kol ben 2 verfügbar variable Kammer wird deckelseitig von einem Ausgleichsbehälter 7 und daran anschließend von einem Feder element 8 ausgefüllt, wobei in der entlasteten Stellung der Feder-Dämpfer-Einrichtung der Deckel 4 mit dem Ausgleichsbe hälter 7, der Ausgleichsbehälter 7 mit dem Federelement 8 und das Federelement 8 mit dem Kolben 2 zumeist aneinander liegen.The available in the working cylinder 1 between the cover 4 and the Kol ben 2 variable chamber is filled on the cover side by an expansion tank 7 and then by a spring element 8 , the cover 4 with the compensation container being in the relieved position of the spring-damper device 7 , the expansion tank 7 with the spring element 8 and the spring element 8 with the piston 2 mostly lie against each other.

Der Ausgleichsbehälter 7 kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein und weist einen Ausgleichsraum 9 auf, der zumindest teilweise gasbefüllt ist und über mehrere Durchbrüche 10 mit dem übrigen innerhalb des Arbeitszylinders 1 verfügbaren Freiraum verbunden ist. Der Ausgleichsbehälter 7 enthält dar überhinaus in seinen Wandungen noch eine Zuleitung 11, die mit Hohlräumen 12 im Federelement 8 verbunden sind. Eine Dämp fungsflüssigkeit wird über die Zuleitung 11 eingefüllt und erreicht so die Hohlräume 12. Ein zweiter mit Dämpfungsflüs sigkeit befüllbarer Raum setzt sich aus dem Ausgleichsraum 9 und Dämpfungsbohrungen 13 zusammen, wobei an der Grenze zwi schen dem Ausgleichsbehälter 7 und dem Federelement 8 minde stens ein Ventil 14 und im Kolben 2 ein Ventilring 15 ange ordnet ist. Der Kolben 2 weist mindestens einen Kanal 16 auf, der mit dem zweiten Raum in Verbindung steht und eine Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit in den Dämpfungs bohrungen 13 vom Kolben 2 zum Ausgleichsbehälter 7 hin defi niert. Gemäß Fig. 3 wird als Variante zur Feder-Dämpfer-Ein richtung gemäß Fig. 1 eine Feder-Dämpfer-Einrichtung vorge schlagen, die eine Füllung mit Dämpfungsflüssigkeit aber keine Zuleitung nach außen aufweist. Die Variante unterscheidet sich schließlich in der Ausbildung eines zweiten Ausgleichsbehäl ters 17, in dessen dem Federelement 8 zugewandten Wandung Verbindungsleitungen 18 angeordnet sind, die mindestens eine Dämpfungsbohrung 13 mit mindestens einem Hohlraum 12 verbin det. Die Verbindungsleitung 18 ist mit mindestens einer au ßenliegenden Dämpfungsbohrung 13 über eine Überströmbohrung 19 verbunden, die den einzigen Rückströmweg zurück zum Kolben oder zum Ausgleichsraum 9 im zweiten Ausgleichsbehälter 17 darstellt.The expansion tank 7 can be made in one or more parts and has an expansion space 9 which is at least partially gas-filled and is connected via a plurality of openings 10 to the remaining free space available within the working cylinder 1 . The expansion tank 7 also contains in its walls a feed line 11 , which are connected to cavities 12 in the spring element 8 . A damping fluid is filled via the feed line 11 and thus reaches the cavities 12 . A second with Dämpfungsflüs liquid fillable space is made up of the expansion chamber 9 and damping holes 13 , at least on the border between the expansion tank 7 and the spring element 8 at least one valve 14 and in the piston 2 a valve ring 15 is arranged. The piston 2 has at least one channel 16 which communicates with the second space and defines a flow direction of the damping liquid in the damping holes 13 from the piston 2 to the surge tank 7 . According to FIG. 3, a spring-damper device is proposed as a variant of the spring-damper device according to FIG. 1, which has a filling with damping liquid but no feed line to the outside. Finally, the variant differs in the design of a second equalizing container 17 , in the wall of which the spring element 8 facing connecting lines 18 are arranged, the at least one damping bore 13 with at least one cavity 12 connec det. The connecting line 18 is connected to at least one outer damping bore 13 via an overflow bore 19 , which is the only return flow path back to the piston or to the expansion chamber 9 in the second expansion tank 17 .

Zur Funktion der Feder-Dämpfer-Einrichtung trägt die Materi albeschaffenheit des Federelements 8 in entscheidendem Maße bei: Es handelt sich um ein zylindrisches Teil mit koaxial angeordneten Bohrungen aus einem geschäumten zelligem Elastomer, welches durch Gaseinschlüsse ein geringes Gewicht hat und kompressibel ist. Diese Kompressibilität stellt eine Mindestmaß einer Federrate für die Feder-Dämpfer-Einrichtung dar, wobei sich auch ein Minimum an Dämpfung ergibt. Durch Einfedern des Laufrades wird der Kolben 2 gegen das Federele ment 8 gepreßt, wodurch sich die Länge des Federelements 8 verkürzt und die Hohlräume 12 und die Dämpfungsbohrungen 13 sich verengen. Füllt man die Hohlräume 12 und die Dämpfungs bohrungen 13 mit Dämpfungsflüssigkeit, so wird dort verhin dert, daß das Material des Federelements 8 senkrecht zur Fe derrichtung ausweichen kann. Das Ergebnis ist eine Verhärtung der Dämpfung und eine Erhöhung der Federrate. Erhöht sich zu dem noch der Druck der Dämpfungsflüssigkeit innerhalb des Sy stems, so wird die Dämpfung weiter verhärtet und die Federrate weiter erhöht. Zudem ist in diesem Fall mit einer Niveauerhö hung der Feder-Dämpfer-Einrichtung zu rechnen. Die Erhöhung des Druckes der Dämpfungsflüssigkeit ist von außen steuerbar und läßt sich durch Einleiten einer Zusatzmenge Dämpferflüs sigkeit und/oder durch eine Kompressionseinrichtung von au ßerhalb bewerkstelligen, wobei sich die Gaskomponente in der Feder-Dämpfer-Einrichtung verkleinert und sich die mit Dämp fungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsbohrungen 13 und die Hohlräume 12 erweitern, wodurch das Federelement quer zur Fe derrichtung verdichtet wird und dadurch die Dämpfung verhär tet, und die Federrate erhöht wird. Zudem tritt eine gering fügige Niveauerhöhung ein.The material properties of the spring element 8 make a decisive contribution to the function of the spring-damper device: It is a cylindrical part with coaxially arranged bores made of a foamed cellular elastomer, which is light in weight due to gas inclusions and is compressible. This compressibility represents a minimum measure of a spring rate for the spring-damper device, which also results in a minimum of damping. By compressing the impeller, the piston 2 is pressed against the Federele element 8 , which shortens the length of the spring element 8 and the cavities 12 and the damping holes 13 narrow. If you fill the cavities 12 and the damping holes 13 with damping liquid, it is there prevented that the material of the spring element 8 can dodge perpendicular to the direction Fe. The result is a hardening of the damping and an increase in the spring rate. If the pressure of the damping fluid within the system also increases, the damping is further hardened and the spring rate is further increased. In addition, a level increase in the spring-damper device is to be expected in this case. The increase in the pressure of the damping fluid is controllable from the outside and can be accomplished by introducing an additional amount of damper fluid and / or by means of a compression device from the outside, the gas component in the spring-damper device being reduced and the damping holes filled with damping fluid 13 and expand the cavities 12 , whereby the spring element is compressed transversely to the direction and thereby hardening the damping, and the spring rate is increased. There is also a slight increase in level.

Wird die Feder-Dämpfer-Einrichtung gemäß Fig. 3 einer hoch frequenten und/oder längerhubigen Federbewegung ausgesetzt, so findet eine erhöhte Pumptätigkeit innerhalb der zentral im Federelement gelegenen Dämpfungsbohrungen 13 statt, wodurch die Dämpfungsflüssigkeit nach dem Ventil 14 über eine Verbin dungsleitung 18 in die Hohlräume 12 gepreßt wird. Über den Kanal 16 wird aus den am Umfang liegenden Dämpfungsboh rungen 13 Dämpfungsflüssigkeit angesaugt und über den Ventil ring 15 an die zentralen Dämpfungsbohrungen 13 weitergeleitet. Die als Drossel wirkende Überströmbohrung 19 bewirkt, daß die Dämpfungsflüssigkeit aus den am Umfang liegenden Dämpfungs bohrungen 13 und aus dem Ausgleichsraum abgezogen und vermehrt innerhalb des Federelements 8 angesammelt wird. Die Hohlräu me 12 und Dämpfungsbohrungen 13 erweitern sich, was auf Kosten des Volumens,des Federelements 8 geht, wodurch sich die Dämp fung verhärtet, die Federrate erhöht und zudem das Niveau vergrößert.If the spring-damper device according to Fig. 3 a spring movement high-frequency and / or längerhubigen exposed, so an increased pumping action within the centrally located in the spring element damping bores 13 takes place, whereby the damping fluid to the valve 14-making line via a Verbin 18 in the Cavities 12 is pressed. Through the channel 16 13 damping liquid is coming into the scope Dämpfungsboh conclusions drawn ring and via the valve 15 to the central damping bores 13 be forwarded. The overflow bore 19 acting as a throttle causes the damping liquid to be withdrawn from the circumferential damping bores 13 and from the compensation chamber and is increasingly accumulated within the spring element 8 . The Hohlräu me 12 and damping holes 13 expand, which is at the expense of the volume, the spring element 8 , whereby the damping hardened, increases the spring rate and also increases the level.

Claims

1. spring-damper device for a bicycle, in particular for front wheel telescopic forks, comprising at least one working cylinder ( 1 ) with a cover ( 4 ), a piston ( 2 ) with a seal ( 5 ) and a valve ring ( 15 ), an elastic spring element ( 7 ), a piston rod ( 3 ) as a connection between the piston ( 2 ) and the axle of an impeller of the bicycle to be sprung, a filling with a damping fluid and a gas-filled compensation chamber ( 9 ) arranged at the upper end of the working cylinder, thereby characterized in that the Federele element ( 8 ) coaxial with the working cylinder ( 1 ), extending cavities ( 12 ) and parallel to these damping bores ( 13 ) which can be at least partially filled with a damping fluid.

2. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that a pump movement generated depending on the increasing Fe derbewegung of the spring-damper device, a constriction and expansion of the cavities me ( 12 ) and damping holes ( 13 ) generates, that the damping hardens and increases the spring rate.

3. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that a circuit of the damping fluid takes place within the damping holes via a valve ( 14 ) and the valve ring ( 15 ) via the compensation chamber ( 9 ) and the damping and spring rate thus achieved can be increased from outside by pressure via the feed line ( 11 ).

4. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that in the circuit of the damping fluid speed both the damping holes ( 13 ) and the cavities ( 12 ) are included and an Überströmmboh tion ( 19 ) is attached such that at least a damping bore ( 13 ) in the vicinity of the working cylinder ( 1 ) serves as a return.

5. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that the overflow bore ( 19 ) acts as a throttle and for increasing the pressure in the damping holes ( 13 ) and the cavities ( 12 ) for the hardening of the damping and Increases the spring rate.

6. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that the spring element ( 8 ) consists of foamed cellular elastomer, which springs and dampens sensitivity by its compression.

7. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that the spring element ( 8 ) consists of homogeneous, non-cellular rubber-elastic plastic.

8. Spring-damper device according to claim 1, characterized in that the interior of the working cylinder ( 1 ) is connected to a pressure source via a feed line ( 11 ), the pressure being manually changeable.