DE19629724A1 - Teleskopfedergabel für Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Teleskopfedergabel für Fahrräder, insbesondere für geländegängige Sportfahrräder, sogenannte Mountainbikes, die weitgehend zumindest mit Vorderradfederung zur sicheren und komfortableren Überwindung von Geländeunebenheiten ausgestattet sind. Es ist anzunehmen, daß die Entwicklung zur vollen Abfederung auch bei weiteren Fahrradarten fortschreiten wird.

Bei Mountainbikes, bei denen es besonders bei Bergabfahrten über unwegsames Gelände auf einen sicheren Bodenkontakt und ermüdungsarmes Fahren ankommt, wird die eigentliche Federung ähnlich wie bei Motorrädern mit einer zusätzlichen Schwingungs­ dämpfung mittels eines hydraulischen Dämpfers ergänzt. Voraussetzung für wirksame Federung und Dämpfung und auch für die genaue Radführung ist in erster Reihe eine optimal funktionierende Teleskopführung.

Hierfür haben sich in der dem Stand der Technik entsprechenden Praxis zwei Anordnungsarten durchgesetzt, bei denen die Feder- und Dämpfereinheit von der hoch belasteten teleskopischen Radführung getrennt arbeitet.

Eine dieser Anordnungsarten der Radführung sieht eine Federgabel, bestehnd aus zwei üblichen parallel nebeneinander angeordneten Teleskopeinheiten vor, deren im Durchmesser geringere stehend oben an der lenkbaren Gabelbrücke befestigten, hier weiter Standrohre genannten Rohrträger jeweils in die im Durchmesser größer ausgebildeten sogenannten Tauchrohre eintauchen. Ebenso wie die beiden Standrohre am oberen Ende über die am Rahmenkopf schwenkbare Gabelbrücke miteinander fest verbunden sind, wird die Einfederungsbewegung der beiden Tauchrohre, die am unteren Ende in Achshalter übergehen und über die Radachse miteinander fest verbunden sind, dadurch als Einheit synchronisiert.

Stand- und Tauchrohr jedes Teleskops sind im Bereich der Überlappung jeweils vor dem Rohrende mit je einer Gleitführungsbuchse ausgestattet, die eine gleitende­ koaxiale Teleskopführung gewährleistet. Die obere Gleitführungs­ buchse sitzt als Innenring an der Innenfläche des oberen Endes des von unten kommenden außenliegenden Tauchrohres, die untere als Außenring an der Außenfläche des unteren Endes des in das Tauchrohr von oben mündenden Standrohres, die über diese Gleitführungsbuchsen konzentrisch ineinander geführt werden. Oberes und unteres Ende des jeweiligen Teleskops der Gabel sind verschlossen.

In dem so entstandenen zusammenschiebbaren zylindrischen Innenraum des jeweiligen Teleskops, das die gesamten radführenden Kräfte trägt, ist dessen Feder-Dämpfereinheit, die keine Biegekräfte übertragen kann, koaxial und an den Enden abgestützt angeordnet.

Bei der hier beschriebenen Anordnung handelt es sich um eine offene, in ein Ölbad im Teleskopinnenraum getauchte Feder-Dämpfereinheit. Die beeinflussbaren Schmiereigenschaften des hydraulischen Öls werden hierbei neben der eigentlichen Dämpfungsfunktion am Dämpfer zugleich für die reibungsmindernde Schmierung der oben erwähnten Gleitführungsbuchsen der Teleskoplagerung genutzt.

Das Öl des Innenraums gelangt hierfür über das Lagerungsspiel der unteren Gleitführungsbuchse in den hohlzylinderförmigen Zwischenraum zwischen dieser und der oberen, mit dem Tauchrohr verbundenen Gleitführungsbuchse, die mit einer am Standrohr schleifenden ringartigen Lippendichtung nach außen und innen hin abdichtet.

Der offensichtliche Vorteil der durch Ölschmierung gewährleisteten Reibungsarmut und Verschleißreduzierung dieser Anordnungsart wird andererseits erkauft mit folgenden Nachteilen:

• - Die Auswechselbarkeit der Federn der Federung zwecks individueller Anpassung an Fahrergewicht und Fahrstil, sowie jeder weitere Wartungseingriff ist durch die ölgeflutete Innenanordnung entsprechend erschwert und zeitaufwendig.
• - Höheres Gewicht des Teleskopsystems und Umweltrisiken durch ungekapselte größere Ölmengen.
• - Sowohl Eindringen von Verunreinigungen in das Ölbad von außen, als auch Leckagen zwischen Ölfüllung und Außenwelt werden durch keinen Abfangraum unterbunden, da es nur eine Abdichtungsstufe zwischen Ölfüllung und der Außenwelt gibt.

Die andere bekannte Anordnung unterscheidet sich von der vorgenannten Art dadurch, daß das Hydrauliköl in einer gekapselten Dämpferpatrone eingeschlossen ist, die zusammen mit der Feder im trockenen Teleskopinnenraum sitzt. Der offensichtliche Vorteil dieser modularen Bauweise, bestehnd in einfachen Wartungs- und Austauscheingriffen bei verminderten Umwelt- und verschmutzungsrisiken, wird andererseits erkauft durch folgende Nachteile:

• - Die zur vorgenannten Variante gleichbleibend angeordneten Gleitführungsbuchsen der Teleskopführung weisen ohne Ölflutung und -Schmierung einen höheren Reibungswiderstand auf, der zu einem erheblich verschlechterten Ansprechverhalten und damit einer ungünstigen Beeinflussung der Federungseigenschaften führt, zugleich einen höheren Verschleiß mit daraus resultierendem erhöhten Radführungsspiel der Teleskopgabel zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile dieser beiden bekannten und allgemein verbreiteten Anordnungen weitgehend zu vermeiden, deren Vorteile jedoch weitgehend zu gewahrleisten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, ausgehend von der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß das Tauchrohr (16) nur im Bereich seines oberen Endes (2) innen eine Gleitführungsbuchse (3) aufweist, die das Standrohr (1) gleitend umfaßt, wobei der mit dem Tauchrohrende (12) koaxial fest verbundene durchgehende Schaft (6) zum Zweck der Aufnahme von Radführungskräften entsprechend robust ausgelegt ist, und im Inneren des Standrohrs (1) in zwei entsprechend robust dimensionierten Schaftführungs-Dichtungsbuchsen (8; 7) gleitend geführt ist, wobei die Schaftführungs-Dichtungsbuchse (8) im Bereich des unteren Standrohrendes, und die andere Schaftführungs-Dichtungsbuchse (7) dem Federweg entsprechend tiefer im Standrohr (1) angebracht ist.

Erfindungsgemäß ist also erkannt worden, daß der nun entsprechend dimensionierte und ausgebildete robuste durchgehende Schaft des hydraulischen Schwingungsdämpfers die Aufgabe der mechanischen Teleskopführung weitgehend optimaler erfüllen kann, als eine Teleskopführung mittels zweier trocken gleitenden axialen Gleitführungsbuchsen. Dies insbesondere unter dem Gesichtspunkt der quergerichteten Radführungskräftekomponenten, die höchstens zu einem Drittel an der oberen Gleitführungsbuchse, jedoch mindestens zu zwei Dritteln gegen die untere Gleitführungsbuchse und Standrohre in den Fahrradrahmen eingeleitet werden.

Da der Betrag der Reibungskraft von Belastung und Reibungsbeiwert direkt proportional abhängig ist, kommt der reibungsbeiwertmin­ dernden Ölschmierung der unteren, doppelt belasteten Gleit­ führungsbuchse der erfindungsgemäßen Anordnung doppelte Bedeutung zu, und im Umkehrschluß der oberen Lagerung eine entsprechend verminderte Bedeutung zu.

Erfindungsgemäß ist weiter erkannt worden, daß die modulare Bauweise, die einen hohen Wartungs- und Abstimmungskomfort sichert, nicht aufgegeben werden muß und in der erfindungs­ gemäßen Anordnung mit den Vorteilen der Ölschmierung kombiniert wird.

Erfindungsgemäß ist weiter erkannt worden, daß die Vorteile des modular integrierten hydraulischen Schwingungsdämpfers mit einer gewichts- und volumenmäßig geringen Ölfüllung, die zugleich durch einen einbaubedingten Zwischenraum mit über Ölsäule liegender Dichtung von der Außenwelt zweifach getrennt ist, nicht nur eine redundante Umweltschutzsicherung, sondern ebenso eine Verschleißminderung durch Vermeidung von Einschleppung des Schleifstaubs erreicht wird, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht durch den reibungsintensiven Trockenlauf der besonders belasteten üblichen unteren Gleitführungsbuchse erkauft werden muß, da sie durch die erfindungsgemäße ölgeschmierte, doppelt geschützte Lagerung des durchgehenden Schaftes des Schwingungsdämpfers ersetzt wird.

Als vorteilhaft erweist sich die im Hauptanspruch definierte erfindungsgemäße Anordnung, bei der das Standrohr am äußeren unteren Ende ohne eine Gleitführungsbuchse ausgeführt ist. Auf der Außenfläche dieses feststehenden Standrohrs gleitet das Tauchrohr nur mittels seiner oberen, nach Anspruch 3 vorteilhafterweise an der Innenwand des oberen Endes silentblockartig flexibel gelagerten Gleitführungsbuchse auf und ab.

Den wesentlichen Teil der Radführungskräfte übernimmt der im Standrohrinnenraum in hochbelastbaren Schaftführungs-Dichtungs­ buchsen präzise gleitend gelagerte robuste durchgehende Schaft des hydraulischen Schwingungsdämpfers, der aus der Zusammenwirkung von durchgehendem biegesteifen Schaft, seinem Dämpferkolben und den großflächigen Schaftführungs-Dichtungsbuchsen im Standrohr gebildet wird. Der o.g. robuste durchgehende Schaft des hier in seiner Grundanordnung beschriebenen hydraulischen Schwingungsdämpfers ragt beim Einfedern trocken sowohl oben in das Standrohr, die darüberliegende Feder zusammendrückend, als auch nach unten bis zum unteren Tauchrohrende, wo dieser nach Unteranspruch 2. vorteilhafterweise mit seinem Kegelstumpfkopf am trockenen unteren Schaftende in einer entsprechenden Kegelbohrung des Tauchrohrendes einsitzend, mit diesem mittels einer Schraube fest verschraubt ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die systembedingte Präzision und Leichtgängigkeit der Schaftführung zwischen den konstant voneinander entfernten, im einstückigen Standrohr sitzenden Führungsbuchsen im Vergleich zum Schubladeneffekt der Teleskopführung, bei der die Führungsbuchsen beim Ausfedern zusammenrücken können, und dabei Verkantungsneigung und Führungsspiel der Teleskopgabel vergrößern.

Wie die Fig. 1 zeigt, befindet sich die Füllung des schmierenden Hydrauliköls im hohlzylinderförmigen Hohlraum zwischen Standrohr, durchgehenden Schaft und den Buchsen des hydrauli­ schen Schwingungsdämpfers.

Das mit dessen durchgehenden Schaft unten verbundene untere Ende des Tauchrohrs überträgt den erheblichen Teil der Radführungskräfte bereits unmittelbar im Bereich dieser Verbindung auf den mit ihm verbundenen robust ausgelegten durchgehenden Schaft des hydraulischen Schwingungsdämpfers. Daher kann das Tauchrohr entsprechend gewichtsmindernd dimensioniert werden. Es berührt das Standrohr nur über seine obere, innenliegende, laut Unteranspruch 3 vorteilhafterweise silentblokartig flexibel gelagerte, gering belastete Gleitführungsbuchse.

Uneingeschränkt bleibt seine Schutzfunktion, die ein über die Schwingungsdämpferdichtungen hinausgehendes Heraustreten des Hydrauliköls nach unten aus dem Teleskop heraus und ebenso das Eindringen von abrasiven Staubpartikeln in das System unter bindet.

Für die trockene Montage der Feder ist der obere trockene Innenraum des Standrohres vorzugsweiseweise per Schraubverschluß erreichbar.

Auch das Tauchrohr kann durch trockene Montage nach lösen der unteren Schraubverbindung für Wartungszwecke ab- bzw. angebaut werden. Damit ist das Standrohr mit dem integrierten Schwingungsdämpfer als selbständige Baugruppe ohne vorherigen Ölkontakt handhabbar.

Nachfolgend wird dieses vorteilhafte Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung in Fig. 1 erläutert; Fig. 2 und 3 zeigen demgegenüber den Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt ein Teleskop der erfindungsgemäßen Teleskopfedergabel im Teilquerschnitt in zurückgefederter, einsatzgerechter Lage (Unterteil nach unten gerichtet).

Auf dem Standrohr 1 gleitet die am oberen Tauchrohrende 2 innen befestigte Gleitführungsbuchse 3 mit der ringförmigen Lippe des Dichtungsteiles 4.

Im oberen ölfreien Innenraum des Standrohres 1 befindet sich die Feder 5, auf der sich das obere trockene Ende des durchgehenden Schaftes 6 abstützt. Der durchgehende Schaft 6 ist oben in der oberen Schaftführungs-Dichtungsbuchse 7 und unten in der unteren Schaftführungs-Dichtungsbuchse 8 gleitend und öldicht gelagert. Schaftführungs-Dichtungsbuchsen 7, bzw. 8, sitzen ringförmig fest an der Innenwand der unteren Hälfte des Standrohres 1. Dazwischen befindet sich die Füllung des schmierenden Hydrauliköls 9 mit dem Dämpferkolben 15. Das untere trockene Ende des durchgehenden Schaftes 6 sitzt mit dem Kegelstumpfkopf 10 in der entsprechenden Kegelbohrung 11 im unteren Tauchrohrende 12 ein und wird vorteilhaft mittels Schraube 13 festgezogen. Der Achshalter 14 ist einstückig an dem unteren Tauchrohrende 12 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Teleskop mit offener Dämpferbauweise entsprechend dem bisherigen Stand der Technik im Teilquerschnitt in einsatzgerechter ausgefederter Lage.

Auf dem stehenden Standrohr 21 gleitet das Tauchrohr 22 einerseits mittels der am oberen Tauchrohrende 23 innen befestigten Gleitführungsbuchse 24 mit der Dichtung 25 und andererseits auf der am unteren Ende des Standrohres 21 befestigten Gleitführungsbuchse 26. Der beispielsweise im Innenraum des Teleskops unten angebrachte Schwingungsdämpfer 27 schiebt sich beim Einfedern auf den Dämpferschaft 29 auf und drückt dabei die Feder 28 zusammen.

Bei dieser offenen, ölgefluteten Variante dringt das Hydrauliköl über das Lagerungsspiel der Gleitführungsbuchse 26 und 24 bis zur Dichtung 25.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Teleskop mit modularer Dämpferbauweise entsprechend dem bisherigen Stand der Technik in einsatzgerechter ausgefederter Lage.

Auf dem Standrohr 31 gleitet das Tauchrohr 32 einerseits mittels der am oberen Tauchrohrende 33 befestigten Gleitführungsbuchse 34 und andererseits auf der am unteren Ende des Standrohrs 31 befestigten Gleitführungsbuchse 35. Der im unteren Tauchrohr befestigte dünne Dämpferschaft 36 drückt beim Einfedern im oberen Innenraum des Teleskops die Feder 37 zusammen. Die Ölfüllung 38 befindet sich nur zwischen Schaftdichtungsbuchsen 39.

Bei der modularen Bauweise laufen sowohl die obere Gleitführungsbuchse 34, wie auch die besonders belastete untere Gleitführungsbuchse 35 ohne Ölschmierung.

Die mechanische Teleskopführung und die damit verbundenen Radführungskräfte tragen Stand- und Tauchrohr mit Gleitführungsbuchsen.

Claims (3)

1. Teleskopfedergabel für Fahrräder, gebildet durch zwei Teleskopeinheiten, bestehend je aus einem Tauchrohr, das koaxial verschiebbar zu einem Standrohr geringeren Durchmessers angeordnet ist, in dessen Hohlraum im oberen Teil eine Feder einsitzt, die durch das obere Ende eines durchgehenden Schaftes eines unter der Feder angeordneten hydraulischen Schwingungsdämpfers zusammengedrückt wird, an dessen unteren Ende der durchgehende Schaft herausgeführt, und mit dem Unteren Ende des Tauchrohres koaxial fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (16) nur im Bereich seines oberen Endes (2) innen eine Gleitführungsbuchse (3) aufweist, die das Standrohr (1) gleitend umfaßt, wobei der mit dem Tauchrohrende (12) koaxial fest verbundene durchgehende Schaft (6) zum Zweck der Aufnahme von Radführungskräften entsprechend robust ausgelegt ist, und im Inneren des Standrohrs (1) in zwei entsprechend robust dimensionierten Schaftführungs-Dichtungsbuchsen (8; 7) gleitend geführt ist, wobei die Schaftführungs-Dichtungsbuchse (8) im Bereich des unteren Standrohrendes, und die andere Schaftführungs-Dichtungsbuchse (7) dem Federweg entsprechend tiefer im Standrohr (1) angebracht ist.

2. Teleskopfedergabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende Schaft (6) an seinem unterem Ende einen Kegelstumpfkopf (10) aufweist, mit dem er in einer entsprechenden Kegelbohrung (11) im unteren inneren Tauchrohrende (12) einsitzt und von außen Schraube (13) fest angezogen ist.

3. Teleskopfedergabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere koaxiale Gleitführungsbuchse (3) im oberen Tauchrohrende (2) silentblockartig flexibel gelagert ist.