DE10251212A1 - Shock absorber, in particular for bicycle, comprising flexible membrane for adjustment of fluid- and pressure chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer, insbesondere für Fahrräder, mit einem ersten Zylinder, der eine mit einem Dämpfungsmittel gefüllte Fluid-Kammer aufweist und in dem eine nach außen führende Kolbenstange mit Kolben zur Aufnahme der abzudämpfenden beziehungsweise abzufedernden Stöße axial verschiebbar gelagert ist, und mit einem zweiten Zylinder, der eine mit Übertragungsmedium gefüllte Fluid-Kammer und eine luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer aufweist, wobei die Fluid-Kammern des ersten und des zweiten Zylinders über einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind.The invention relates to a Shock absorbers, in particular for bicycles, with a first cylinder which has a fluid chamber filled with a damping agent has and in which an outwardly leading piston rod with piston to accommodate the to be damped or shock to be cushioned axially is slidably mounted, and with a second cylinder, the one with transmission medium filled Fluid chamber and an air or gas-filled gas pressure chamber, the fluid chambers of the first and second cylinders via a Connection channel are interconnected.
Solche Stoßdämpfer sind bereits bekannt. Nachteilig bei diesen vorbekannten Stoßdämpfern ist jedoch, dass sie entweder hohe Anforderungen an die Oberflächengüte der Zylinder-Innenseiten stellen und die Herstellung damit aufwendig und kostenintensiv ist, und/oder dass sie große Außenabmessungen aufweisen, was den Einbau beispielsweise an oder in einem Fahrradrahmen erschwert.Such shock absorbers are already known. adversely with these known shock absorbers, however, that they either place high demands on the surface quality of the inside of the cylinder and the production is therefore complex and costly, and / or that they're big external dimensions have what the installation, for example, on or in a bicycle frame difficult.
Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, einen Stoßdämpfer der Eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach herzustellen ist und/oder der eine geringe Baugröße aufweist.There is therefore in particular Task to be a shock absorber To create the type mentioned above, which is easy to manufacture and / or which has a small size.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass zwischen der Fluid-Kammer und der Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders eine elastisch verformbare Membran als Trennelement vorgesehen ist. Die Membran bildet die Trennlinie zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders. Wenn bei in den ersten Zylinder einfahrender Kolbenstange Übertragungsmedium in den zweiten Zylinder verdrängt wird, wird die Membran verformt, so dass sich der Volumenanteil der Gasdruck-Kammer am Gesamt-Innenvolumen des zweiten Zylinders zugunsten der Fluid-Kammer reduziert.The solution to this problem according to the invention exists in that between the fluid chamber and the gas pressure chamber of the second cylinder an elastically deformable membrane as a separating element is provided. The membrane forms the dividing line between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder. If at in the first Cylinder retracting piston rod transmission medium in the second Cylinder displaced the membrane is deformed so that the volume fraction of the Gas pressure chamber in favor of the total internal volume of the second cylinder the fluid chamber is reduced.
Die Membran hat gegenüber einem Stoßdämpfer mit Trennkolben insbesondere den Vorteil, dass die Anforderungen an die Oberflächengüte der Innenseiten des zweiten Zylinders geringer sind, da keine Trennkolben beweglich und zugleich dichtend geführt werden müssen. Die Herstellung ist somit vereinfacht. Zudem weist eine Membran ein geringeres Gewicht als ein Trennkolben auf, so dass das Gesamtgewicht eines Stoßdämpfer reduziert werden kann, was insbesondere im Fahrradbau wünschenswert ist.The membrane has one Shock absorber with Separating pistons in particular have the advantage that the requirements the surface quality of the inside of the second cylinder are lower since no separating pistons can move and at the same time sealingly led Need to become. The production is thus simplified. In addition, a membrane a lighter weight than a separating piston so that the total weight of a shock absorber reduced can be what is particularly desirable in bicycle construction.
Die Membran kann beispielsweise als Flachteil ausgebildet und etwa in der Mitte, bezogen auf die Axialrichtung, des zweiten Zylinders angeordnet sein.The membrane can, for example, as Flat part formed and approximately in the middle, based on the axial direction, of the second cylinder.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Membran blasenoder halbkugelartig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine größere Membran-Oberfläche, die als Druckfläche wirkt und den Druck des Übertragungsmediums beziehungsweise den Gegendruck der Gasdruck-Kammer aufnimmt. Insbesondere wird auch erreicht, dass sich das zwischen der Membran und der Zylinder-Wandung eingeschlossene Gasvolumen in weiten Grenzen durch Verformung der Membran bei Druckeinwirkung von der Fluid-Seite verändern lässt. Dies verbessert das Dämpfungs- beziehungsweise Federungs-Verhalten des Stoßdämpfers, dem gegebenenfalls ein sich auf das Dämpfungs- beziehungsweise Federungsverhalten besonders günstig auswirkender linearer Kennlinienverlauf zugeordnet werden kann. Zudem kann der die Membran aufnehmende zweite Zylinder schlanker als herkömmliche Zylinder ausgebildet sein. Durch die somit geringere Baugröße des Stoßdämpfers kann dieser besser in Systeme mit geringem Platzangebot, beispielsweise an oder in Fahrrad-Rahmen, integriert werden.However, it is particularly advantageous if the membrane is bubble or hemispherical. Thereby this results in a larger membrane surface that as a printing surface acts and the pressure of the transmission medium or receives the back pressure of the gas pressure chamber. In particular it is also achieved that the trapped between the membrane and the cylinder wall Gas volume within wide limits due to deformation of the membrane when exposed to pressure change from the fluid side leaves. This improves the damping or suspension behavior of the shock absorber, if applicable one on the damping or suspension behavior of particularly favorable linear Characteristic curve can be assigned. In addition, the membrane receiving second cylinder can be designed slimmer than conventional cylinders. Due to the smaller size of the shock absorber this better in systems with limited space, for example on or in bicycle frames.
Dabei ist es zudem zweckmäßig, wenn die blasen- oder halbkugelartig ausgebildete Membran an der dem Verbindungskanal abgewandten Seite der Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders befestigt und mit ihrem Wölbungsbereich zum Verbindungskanal ausgerichtet ist. In den Zylinder einströmendes Übertragungsmedium trifft dabei auf den Wölbungsbereich der Membran, der die dabei auftretenden Kräfte besonders gut aufnehmen kann.It is also useful if the bubble or hemispherical membrane on the Connection channel facing away from the gas pressure chamber of the second Cylinder attached and with their bulge area to the connecting channel is aligned. The transfer medium flowing into the cylinder hits on the bulge area the membrane, which absorbs the forces that occur particularly well can.
Die Membran kann prinzipiell beliebig geformt sein, beispielsweise auch als Faltbalg ausgebildet sein, bei dem eine große Volumen-Änderung möglich ist.In principle, the membrane can be any be shaped, for example also be designed as a bellows, where a big one Volume change is possible.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, für die eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass die Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders durch einen direkten Fluid-Gas-Übergang gebildet ist, und dass die Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders in Gebrauchslage des Stoßdämpfers oberhalb der Fluid-Kammer angeordnet ist.An embodiment of the shock absorber according to the invention, for the independent Protection is claimed, provides for the separation point between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder formed by a direct fluid-gas transition and that the gas pressure chamber of the second cylinder is in the use position of the shock absorber above the fluid chamber is arranged.
der zweite Zylinder in Gebrauchslage des Stoßdämpfers im Idealerweise ist der zweite Zylinder dabei im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist.the second cylinder in use position of the shock absorber in the Ideally, the second cylinder is oriented essentially vertically is.
Bedingt durch die Schwerkraft findet dabei selbsttätig eine Trennung von Gas und dem schwereren Übertragungsmedium statt. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Konstruktion vereinfacht, da keine besonderen Anforderungen an die Oberflächengüte der Zylinder-Innenseiten bestehen. Zudem ergeben sich ebenfalls Gewichtsvorteile.Caused by gravity thereby automatically separation of gas and the heavier transmission medium takes place. Also in this embodiment the construction is simplified because there are no special requirements the surface quality of the inside of the cylinder consist. There are also weight advantages.
Beim Verfahren der Kolbenstange in Richtung zur Mündungsöffnung des Verbindungskanals der Fluid-Kammer wird Übertragungsmedium durch den Verbindungskanal in die Fluid-Kammer des zweiten Zylinders verdrängt. Da zwischen der Fluid-Kammer und der Gasdruck-Kammer keine mechanische Abtrennung vorhanden ist, kann unter ungünstigen Voraussetzungen das Übertragungsmedium dabei in die Gasdruck-Kammer aufsprudeln, so dass sich in einem Teilbereich des Zylinders ein Übertragungsmedium-Gas-Gemisch bildet, was insbesondere beim anschließenden Rückstellen der Kolbenstange in der Zugstufe zu ungewünschten und unkontrollierten Schwankungen im Dämpfverhalten des Stoßdämpfers führen kann, wenn sich das Übertragungsmedium noch nicht wieder vollständig im unteren Bereich des Zylinders gesammelt hat.When the piston rod is moved in the direction of the opening of the connection channel of the fluid chamber, transmission medium is displaced through the connection channel into the fluid chamber of the second cylinder. Since there is no mechanical separation between the fluid chamber and the gas pressure chamber, the transmission medium can bubble up into the gas pressure chamber under unfavorable conditions, so that a transmission medium / gas mixture forms in a portion of the cylinder, which is particularly the case with then resetting the piston rod in the rebound stage can lead to undesired and uncontrolled fluctuations in the damping behavior of the shock absorber if the transmission medium has not yet completely collected in the lower area of the cylinder.
Um ein solches aufsprudeln des Übertragungsmediums zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn im Übergangsbereich zwischen der luft- oder gasgefüllten Gasdruck-Kammer und der mit Übertragungsmedium gefüllten Fluid-Kammer des zweiten Zylinders ein insbesondere kugelförmiger Schwimm-Körper vorgesehen ist. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Übertragungsmedium und dem Gas in der Gasdruck-Kammer minimiert, ein unkontrolliertes Aufsprudeln des Übertragungsmediums und somit eine Vermischung von Übertragungsmedium und Gas weitgehend vermieden, so dass keine undefinierten Federungs-Eigenschaften auftreten können. Da der Schwimm-Körper frei auf dem Übertragungsmittel schwimmt, sind keine besonderen konstruktiven Eigenschaften sowohl für den Schwimm-Körper als auch für die Zylinder-Innenwand nötig. Da der Schwimm-Körper insbesondere eine Hohlkugel sein kann, weist dieser ein geringes Gewicht auf, so dass das Gesamtgewicht des Stoßdämpfers durch den Schwimm-Körper nur geringfügig erhöht wird.To such an effervescence of the transmission medium to prevent it is appropriate if in the transition area between the air or gas filled Gas pressure chamber and the one with transmission medium filled Fluid chamber of the second cylinder, in particular a spherical floating body is provided is. This will make the contact area between transmission medium and minimized the gas in the gas pressure chamber, an uncontrolled one Bubbling of the transmission medium and thus a mixture of transmission medium and gas largely avoided, so no undefined suspension properties may occur. Because the floating body free on the transmission medium floats, are not special design features either for the floating body as also for the inner wall of the cylinder is necessary. Because the floating body can be a hollow ball in particular, it has a low weight on so that the total weight of the shock absorber through the floating body only slight elevated becomes.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, für die ebenfalls eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass die Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders durch einen die luft- oder gasgefüllte Gasdruck-Kammer und die mit Übertragungsmedium gefüllte Fluid-Kammer voneinander trennenden, axial verschiebbar gelagerten Trennkolben gebildet ist.Another embodiment of the shock absorber according to the invention, for the also more independent Protection is claimed, provides that the separation point between Fluid chamber and gas pressure chamber the second cylinder through an air or gas filled gas pressure chamber and the one with transmission medium filled Separating piston that separates the fluid chamber from one another and is axially displaceably mounted is formed.
Dabei kann die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders im wesentlichen gleich groß sein wie die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders, wodurch die Herstellung des Stoßdämpfers vereinfacht werden kann, indem beispielsweise ein gemeinsames Zylinderrohr für den ersten und den zweiten Zylinder verwendet wird.The printing area on the Separation point between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder to be substantially the same as the pressure surface of the first cylinder formed by the piston, whereby simplifies the manufacture of the shock absorber can be, for example, by a common cylinder tube for the first and the second cylinder is used.
Alternativ kann die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders größer, insbesondere wenigstens 10% größer sein als die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders.Alternatively, the printing area at the separation point between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder bigger, in particular be at least 10% larger than the pressure area of the first cylinder formed by the piston.
Durch die vergrößerte Druckfläche kann der zweite Zylinder in axialer Richtung verkürzt werden, um ein bestimmtes Fluid-Volumen aufnehmen zu können, so dass die Baugröße des Stoßdämpfers in Längsrichtung reduziert werden kann.Due to the increased printing area the second cylinder can be shortened in the axial direction to a specific one To be able to absorb fluid volume so that the size of the shock absorber in the longitudinal direction can be reduced.
Andererseits ist es möglich, dass die Druckfläche an der Trennstelle zwischen Fluid-Kammer und Gasdruck-Kammer des zweiten Zylinders kleiner ist als die durch den Kolben gebildete Druckfläche des ersten Zylinders, insbesondere wenigstens 10% kleiner ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die beiden Zylinder nebeneinander angeordnet sind, so dass durch den reduzierten Durchmesser des zweiten Zylinders die Baugröße des gesamten Stoßdämpfers reduziert ist.On the other hand, it is possible that the printing area at the point of separation between the fluid chamber and gas pressure chamber of the second cylinder is smaller than that formed by the piston Print area of the first cylinder, in particular at least 10% smaller. This is particularly advantageous if the two cylinders side by side are arranged so that due to the reduced diameter of the second Cylinder reduced the size of the entire shock absorber is.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kolben des ersten Zylinders einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und wenn der Durchmesser des Kolbens größer als 36mm ist, insbesondere 38mm bis 48mm beträgt. Dadurch ergeben sich besonders günstige Druckverteilungen im Stoßdämpfer, wobei eine gegenüber vorbekannten Stoßdämpfern wesentlich linearere Kraft-Weg-Kennlinie über den Gesamt-Hub einstellbar ist.It is advantageous if the piston of the first cylinder has a circular cross section and if the diameter of the piston is larger than 36mm, in particular Is 38mm to 48mm. Thereby arise particularly favorable Pressure distributions in the shock absorber, whereby one against known ones Shock absorbers essential more linear force-displacement curve over the total stroke is adjustable.
Es sei erwähnt, dass mit dem Begriff Stoßdämpfer hier nicht nur ein Stoßdämpfer im engeren fachmännischen Sinne gemeint ist. Es sind also beispielsweise nicht nur Stoßdämpfer, wie sie für die Hinterradfederung eines Fahrrades verwendet werden, gemeint, sondern beispielsweise und insbesondere auch in Federgabeln integrierte Stoßdämpfer oder Teleskop-Federgabeln zur Vorderrad-Federung am Fahrrad. Ebenso beschränkt sich die Begriffsdefinition nicht auf reine Dämpfungs-Elemente, sondern schließt Elemente mit kombiniertem Dämpfungs- und Federungsverhalten mit ein.It should be mentioned that with the term shock absorber here not just a shock absorber in the closer professional Meaning is meant. So it's not just shock absorbers, for example them for the rear suspension of a bicycle is used, meaning but for example and especially integrated in suspension forks Shock absorber or Telescopic suspension forks for front wheel suspension on the bike. Likewise limited the definition of the term does not refer to pure damping elements, but excludes elements with combined damping and suspension behavior.
Ebenfalls beschränkt sich die Bezeichnung Zylinder hier nicht auf Zylinder im engeren fachmännischen Sinne. Es sind vielmehr in einen Trägerkörper eingebrachte Ausnehmungen jedwelcher Art gemeint, die verschiedenartige Querschnittsprofilierungen, beispielsweise kreisförmige, elliptische oder rechteckige, aufweisen können. Die Zylinder können beispielsweise durch Bohrungen in einen Korpus eingebracht sein. Ebenso können die einzelnen Zylinder in einem gemeinsamen Korpus angeordnet und untergebracht sein.The designation cylinder is also limited not on cylinders in the narrower technical sense here. Rather, they are brought into a carrier body Recesses of any kind are meant, the different cross-sectional profiles, for example circular, elliptical or rectangular. The cylinders can for example be introduced through holes in a body. Likewise, the individual cylinders arranged and housed in a common body his.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen.Further configurations of the shock absorber according to the invention result itself from the subclaims and the drawings described below.
Es zeigt:It shows:
An den äußeren Endbereichen weist der Stoßdämpfer
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Membran
Die Membran
Die Membran
Wie in
Bei dem Stoßdämpfer
Durch diese Anordnung kann auf konstruktiv einfache Weise ein "Pull-Shock"-Stoßdämpfer realisiert werden, der zudem sehr kompakt mit geringer Baugröße ausgebildet sein kann, was insbesondere im Fahrradbau vorteilhaft ist.This arrangement allows for simple construction Realized a "pull-shock" shock absorber be, which is also very compact with a small size can be, which is particularly advantageous in bicycle construction.
Bei dem Stoßdämpfer
Auch bei dieser Ausführungsform
ist die Konstruktion vereinfacht, da keine besonderen Anforderungen
an die Oberflächengüte der Zylinder-Innenseiten
des zweiten Zylinders
Beim Ausfahren der Kolbenstange
Um ein solches aufsprudeln des Übertragungsmediums
zu verhindern, kann in dem zweiten Zylinder
In jeder der gezeigten Ausführungsformen kann
jeweils in dem ersten Zylinder
Auch Stoßdämpfer
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