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"Teleskopgabel für Motorräder"
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Die Erfindung betrifft eine Teleskopgabel für Motor:: räder, bei der
jeder als hydraulischer Schwingungs= dämpfer ausgebildeter Gabelschenkel aus einem
unteren, die Radlagerung tragenden Gabelrohr und einem darin abgedichtet längsverschiebbar
eingreifenden, mit der Lenkung oder mit dem Motorradrahmen verbundenen, oberen Gabelrohr
besteht und im oberen Gabelrohr ein von einer hohlen, am Boden des unteren Gabelrohrs
be= festigten Kolbenstange getragener Führungskolben abgedichtet längsverschiebbar
angeordnet ist, wobei die Axialbohrung der hohlen Kolbenstange auf der Oberseite
des Führungskolbens ausmündet und am unteren Ende des oberen Gabelrohrs um die Kolbenstange
herum ein ringförmiger Drosselkolben befestigt ist, der als Ab= schlussorgan für
eine in der Kolbenstange vorgesehene achsparallele Reihe von mantelseitigen Durchlassöffnungen
ausgebildet ist und ein in beiden Richtungen öffnendes Drosselventil mit beim Einfedern
grösserem und beim Ausfedern kleinerem Durchlass aufweist.
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Beim Einfedern einer solchen bekannten Teleskopgabel
für
Motorräder, bewegt sich der ringförmige Drossel kolben des oberen Gabelrohrs relativ
zum unteren Gabelrohr nach unten und verdrängt das Hydrauliköl aus der unteren Gabelkammer
zum Teil durch die mantelseitigen Durchlassöffnungen der hohlen Kolbenstange und
durch die Kolbenstange hindurch in die obere, über dem Führungskolben liegende Gabelkammer
und zum Teil durch das dabei mit einem grossen Durchlass öffnende Drosselventil
in die mittlere, zwischen dem Drossel= kolben und dem Führungskolben liegende Gabelkammer.
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Dabei überfährt der ringförmige Drosselkolben fortschreitend die aufeinanderfolgenden,
mantelseitigen Durchlassöffnungen der hohlen Kolbenstange, so dass der Eintritt
des Hydrauliköls aus der unteren Gabelkammer in die hohle Kolbenstange und anschliessend
in die obere Gabelkammer zunehmend abgedrosselt und infolgedessen das Einfedern
der Teleskopgabel ent= sprechend fortschreitend abgebremst wird, Beim Ausfedern
der Teleskopgabel bewegt sich der ringförmige Drosselkolben am unteren Ende des
oberen Gabelrohrs relativ zum unteren Gabelrohr nach oben, wobei das Hydrauliköl
einerseits aus der oberen Gabelkammer durch die hohle Kolbenstange und deren mantelseitige
Durchlassöffnungen hindurch in die untere Gabelkammer nachströmt und andererseits
aus der mittleren Gabel= kammer durch das dabei mit einem kleinen Durchlass geöffnete
Drosselventil hindurch in die untere Gabel= kammer ausgedrückt wird.
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Die bekannten Teleskopgabel dieser Art weisen den Nachteil auf, dass
beim Ausfedern der vorher insbe= sondere ganz eingefederten Gabel, das Hydrauliköl
zu= nächst, d.h. am Anfang des Gabelhubs in nicht aus= reichender Menge in die untere
Gabelkammer nachfliessen kann, dabei ganz eingefederter Teleskopgabel nur wenige
Durchlassöffnungen, meistens sogar hur eine einzige mantelseitige Durchlassöffnung
der hohlen Kolbenstange offen, d.h. vom ringförmigen Drossel= kolben des oberen
Gabelrohrs nicht überfahren sind und sich auch das Drosselventil im Drosselkolben
nur mit einem kleinen Durchlass öffnet. In der unteren Gabelkammer bildet sich infolgedessen
ein starker Unterdruck aus, der zu Unregelmässigkeiten in der Wirkungsweise der
Teleskopgabel und insbesondere zu schädlichen Kavitationserscheinungen führen kann.
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Ausserdem gefährdet dieser starke Unterdruck die Abdichtung der unteren
Gabelkammer und verursacht das kapillare Ansaugen von jeweils kleinen bzw.
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kleinsten Luftmengen, die jedoch mit der Zeit grdssere, die Wirkungsweise
der Teleskopgabel behindernde Luft= einschlüsse bilden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die obigen Nachteile der bekannten Ausbildungen
zu beheben d.h. in einer Teleskopgabel der eingangs beschriebenen Art das Nachfliessen
einer ausreichend grossen Ölmenge in die untere Gabelkammer am Anfang des Ausfederns
der
Teleskopgabel zu gewährleisten und dadurch das Aus bilden eines
grossen Unterdrucks mit Kavitationserscheinungen und Einsaugen von Aussenluft zu
verhindern7 wobei die restliche Wirkungsweise der Teleskopgabel unverändert bleiben
soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das untere
Ende der hohlen Kolbenstange mit der im unteren Gabelrohr gebildeten, unteren Gabelkammer
tober ein beim Einfedern der Teleskopgabel selbsttätig schliessendes und beim Ausfedern
selbsttätig öffnendes Rückschlagventil verbunden ist. Bei dieser Ausbildung öffnet
sich also beim Ausfedern der Teleskopgabel gleich am Anfang des Gabelhubs selbsttätig
das Rückschlagventil, das das untere Ende der hohlen Kolbenstange mit der unteren
Gabelkammer yerbindet. Dadurch wird sofort der Nachfluss einer ausreichend grossen
Ölmenge aus der oberen Gabelkammer durch die hohle Kolbenstange und das offene Rückschlagventil
hindurch in die untere Gabelkammer ermöglicht und. infolgedessen die Entstehung
von hohen Unterdrücken und Kavitationserseneinungen in der unteren Gabelkammer bzw.
das Einsaugen von Aussenluft in diese Gabelkammer ver:: mieden. Beim Einfedern der
Teleskopgabel schliesst sich dagegen das Rückschlagventil zwischen der hohlen Kolbenstange
und der unteren Gabelkammer selbsttätig, so dass die bisher übliche Wirkungsweise
der eingangs beschriebenen Teleskopgabelart unbeeinflusst und
unverändert
bleibt.
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Das erfindungsgemäss beim Ausfahren der Teleskopgabel die Verbindung
zwischen dem unteren Ende der hohlen Kolbenstange und der unteren Gabelkammer herstellende
Rückschlagventil kann in baulicher Hinsicht beliebig ausgebildet sein. In einer
zweckmässigen, besonders einfachen Ausbildung der Erfindung besteht jedoch das genannte
Rückschlagventil aus mindestens einer mantel= seitigen Ventilöffnung in der Kolbenstange
und einem dieser Ventilöffnung zugeordneten, von der Kolben= stange geführten Verschlusskdrperr
der durch den beim Einfedern der Teleskopgabel in der unteren Gabelkammer gebildeten
Überdruck in eine Schliesstellung für die Ventilöffnung und durch den beim Ausfedern
der Teles= kopgabel in der unteren Gabelkammer entstehenden Unterdruck in eine Offenstellung
für die Ventilöffnung verstellbar ist. Der Verschlusskörper des Rückschlagventils
kann dabei als aussenseitig auf der Kolben stange z.vischen einer unteren, die Ventilöffnung
der Kolbenstange abdeckenden Schliesstellung und einer oberen die Ventilöffnung
freigebenden Offenstellung begrenzt längsverschiebbar gelagerter Verschlussring
mit abwärts nach aussen abgeschrägter, innerer Druck= fläche für das beim Ausfedern
der Teleskopgabel aus der Ventilöffnung der Kolbenstange ausfliessende, den Verschlussring
in Offenstellung anhebende Hydrauliköl ausgebildet sein. Bei einer anderen Ausführungsform
der
Erfindung kann der Verschlusskörper des Rückschlagventils im Inneren der hohlen
Kolbenstange zwischen einer unteren, die Ventilöffnung der Kolbenstange frei gebenden
Offenstellung und einer oberen, die Ventil:: öffnung der Kolbenstange abdeckenden
bzw. überschreitenden Schliesstellung begrenzt längsverschiebbar gelagert sein,
wobei in der hohlen Kolbenstange unten halb des in Offenstellung liegenden Verschlusskörpers
mindestens eine mantelseitige Einlassöffnung für das beim Einfedern der Teleskopgabel
aus der unteren Gabelkammer ausgedrückte, den Verschlusskörper in Schliesstellung
anhebende Hydrauliköl vorgesehen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus nachstehender Beschreibung einiger, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Gabel schenkel einer
erfindungsgemässen Teleskopgabel für Motorräder beim Einfedern der Gabel, Fig. 2
den Gabelschenkel nach Pig, 1 beim Ausfedern der Gabel.
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Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Gabelschenkel einer
anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Teleskopgabel für Motorräder beim
Einfedern
der Gabel.
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Fig. 4 den Gabelschenkel nach Fig. 2 in ganz eingefe= dertem Zustand
am Anfang des Ausfederns.
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Fig. 5 den Gabelschenkel nach Fig. 3 und 4 beim Aus= federn.
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Fig. 6 einen vertikalen Teilschnitt durch einen Gabel= schenkel einer
dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Teleskopgabel für Motorräder beim
Einfedern der Gabel.
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In allen Figuren ist A das untere Gabelrohr eines als hydraulischer
Schwingungsdämpfer ausgebildeten Gabel= schenkels einer Teleskopgabel für Motorräder.
Dieses untere Gabelrohr A trägt in an sich bekannter Weisedie nicht dargestellte
Radlagerung. In das untere Gabelrohr A greift von oben das obere Gabelrohr B ein,
das in an sich bekannter Weise mit dem nicht dargestellten Motorrahmen oder mit
der ebenfalls nicht dargestellten Lenkung verbunden ist. Das obere Gabel= rohr B
ist im unteren Gabelrohr A abgedichtet längsverschiebbar. In das obere Gabelrohr
B greift koaxial von unten eine hohle Kolbenstange D ein, die mit Hilfe einer Schraube
E am Boden des unteren Gabel= rohrs A dicht befestigt ist. Die Kolbenstange D trägt
an ihrem oberen Ende einen Führungskolben C, auf dem
das obere
Gabelrohr B abgedichtet längsverschiebbar ist. An dem unteren Ende des oberen Gabelrohrs
B ist ein ringförmiger Drosselkolben F befestigt, der die Kolbenstange D umfasst
und auf dieser längsverschiebbar ist. Dieser Drosselkolben F trägt ein doppelwirkendes,
d.h. in beiden Richtungen öffnendes Drosselventil L.
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Dieses Drosselventil L öffnet beim Einfedern der Teleskopgabel einen
grossen Durchlass, wie insbeson= dere in Fig. 1, 3 und 6 dargestellt ist. Beim Aus
federn der Teleskopgabel lässt dagegen das Drossel:: ventil L einen bedeutend kleineren
Durchlass offen, wie insbesondere in Fig. 2, 4 und 5 dargestellt ist.
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In der hohlen Kolbenstange D sind mantelseitige Durchlassöffnungen
H, H' vorgesehen, die in achsparalleler Reihe angeordnet sind und vorzugsweise einen
von oben nach unten abnehmenden Durchmesser aufweisen. Der ringförmige Drosselkolben
F am unteren Ende des oberen Gabelrohrs B ist als Abschlussorgan für die Durchlassöffnungen
H der Kolbenstange ausgebildet. Die Axialbohrung der Kolbenstange D, mit der die
Durchlass öfinungen H in Verbindung stehen, mündet auf der Oberseite des Führungskolbens
C in die im oberen Gabelrohr B gebildete, obere Gabelkammer Z2 aus. Zwischen dem
Führungskolben C und dem Drosselkolben P ist im oberen Gabelrohr B eine mittlere
Gabelkammer Z3 ausgebildet. Im unteren Gabelrohr A befindet sich unterhalb des Drosselkolbens
F die untere Gabelkammer Z1. Die
Kolbenstange D und die Kammern
Z1, Z2, Z3 sind mit Hydrauliköl gefüllt. Der ringförmige Drosselkolben F weist eine
auf seiner Unterseite offene, ringförmige Bremskammer F' auf, in die in der ganz
eingefederten Stellung der Teleskopgabel ein um die Kolbenstange D herum vorgesehener,
am Boden des unteren Gabelrohrs A befestigter Bremsabsatz G teilweise kolbenartig
eingreift, wie insbesondere in Fig. 4 dargestellt ist.
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In diesen, an sich bekannten Teleskopgabeln für Motorräder ist erfindungsgemäss
im unteren Endbereich der hohlen Kolbenstange D ein Rückschlagventil V vorgesehen,
das die Axialbohrung der Kolbenstange D mit der unteren Gabelkammer Z1 verbindet.
Dabei ist dieses Rückschlagventil V so ausgebildet, dass es beim Ein= federn der
Teleskopgabel durch den dabei in der unteren Gabelkammer Z1 erzeugten Uberdruck
selbsttätig geschlossen, dagegen beim Ausfedern der Teleskopgabel durch den dabei
in der unteren Gabelkammer Z1 be= wirkten Unterdruck bzw. Sog gleich am Anfang des
entsprechenden Gabelhubs ebenfalls selbsttätig ge= öffnet wird. Bei der in Fig.
1 und 2 dargestellten Ausführungsform besteht das Rückschlagventl V aus mehreren,
in der selben Querebene liegenden, mantel= seitigen Ventilöffnungen 3 im unteren
Endabschnitt der Kolbenstange D und aus einem diesen Ventilöffnungen 3 zugeordneten
Verschlussring 1, der aussenseitig auf der Kolbenstange D begrenzt verschiebbar
gelagert
ist und eine abwärts nach aussen abgeschrägte, innere
Druckfläche 101 aufweist. In seiner unteren, in Fig. 1 dargestellten Schliesstellung
deckt der Verschlussring 1 die mantelseitigen Ventilöffnungen 3 der Kolbenstange
D ab und liegt auf der oberen Ringfläche G' des kolbenartigen Bremsabsatzes G. In
seiner oberen, durch einen Seeger-Sprengring 2 festgesetzen, in Fig. 2 dargestellten
Offenstellung legt der Verschlussring 1 die mantelseitigen Ventilöffnungen 3 der
Kolbenstange D frei.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen
Teleskopgabel für Motorräder weist folgende Wirkungsweise auf: Beim Einfedern der
Teleskopgabel bewegt sich das untere Gabelrohr A mit der Kolbenstange D und dem
Führungskolben C nach oben gegenüber dem oberen Gabelrohr B, bzw. das obere Gabelrohr
B bewegt sich nach unten gegentiber dem unteren Gabelrohr A. Dabei wird zunächst
der Ver= schlussring 1 des Rückschlagventils V durch den in der unteren Gabelkammer
Z1 erzeugten, auf der Oberse e des Verschlussrings 1 wirkenden Öldruck in seine
untere, in Fig. 1 dargestellte Schliesstellung gegen die obere Ringfläche G des
Bremsabsatzes G gedrückt und schliesst die Ventilöffnungen 3, d.h. die entsprechende
Verbindung zwischen der hohlen Kolbenstange D und der unteren Gabelkammer Z1 ab.
Der Drosselkolben F am unteren Ende des oberen Gabelrohrs B verdrängt
infolgedessen
das Hydrauliköl aus der unteren Gabel kammer Z1 in üblicher Weise zum Teil durch
die mantel seitigen Durchlassöffnungen H, H' der Kolbenstange und durch diese hindurch
in die obere Gabelkammer Z2 und zum. Teil durch das dabei mit einem grossen Durchlass.
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öffnende Drosselventil L in die mittlere Gabelkammer Z2. Dabei überfährt
der Drosselkolben F fortschreitend die mantelseitigen Durchlassöffnungen H der Kolben
stange D, so dass der Durchfluss des Hydrauliköls aus der unteren Gabelkammer Z1
durch die hohle Kolben:: stange D in die obere Gabelkammer Z3 zunehmend abge= drosselt
und infolgedessen das Einfedern der Teleskopgabel entsprechend fortschreitend abgebremst
wird. Am Ende des Einfederns kann der ringkolbenartige Bremsansatz G G der der Kolbenstange
D zusammen mit dem darauf liegenden Verschlussring 1 des Rückschlagsventils V in
die ringförmige Bremskammer F' des Drosselkolbens F eingreifen und dadurch die Abbremsung
des Einfederns noch verstärken. Im eingefederten Zustand der Teleskopgabel stehen
jedenfalls nur noch wenige mantelsei= tige Durchlassöffnungen H der Kolbenstange
D offen, d.h. mit der unteren Gabelkammer Z1 in Verbindung. Im allgemeinen erfolgt
die Verbindung zwischen der unteren Gabelkammer Z1 und der oberen Gabelkammer Z2
im ganz eingefederten Zustand der Teleskopgabel nur iiber die unterste, den kleinsten
Durchmesser aufweisende Durchlassbohrung H' der Kolbenstange D.
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Beim Ausfedern der Teleskopgabel z.B. aus ihrer ganz eingefederten
Stellung bewegt sich das obere Gabelrohr B mit dem Drosselkolben F nach oben relativ
zum unteren Gabelrohr A. Dabei öffnet sich im Drosselventil L nur ein kleiner Durchlass,
während zunächst nur eine einzige mantelseitige Durchlassöffnung H' bzw. nur wenige
mantelssitige Durchlassöffnungen H, H' der Kolbenstange D mit der unteren Gabelkammer
Z1 in Verbindung stehen. Infolgedessen wird in der unteren Gabelkammer Z1 ein Sog
erzeugt, der den Verschlussring 1 nach oben auf der Kolbenstange D zieht. Gleichzeitig
versucht auch das in der Axialbohrung der Kolbenstange D ent haltene Hydauliköl
durch die Ventilöffnungen 3 radial nach aussen auszufliessen und drückt dabei gegen
die abgeschrägte Innenfläche 101 des Verschlussrings 1.
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Dadurch wird der Verschlussring 1 in seine obere Offenstellung nach
Fig. 2 angehoben, in der die Ventilöffnungen 3 der Kolbenstange D freigelegt sind.
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Infolgedessen kann gleich am Anfang des Ausfederns -trotz der wenigen
offenen mantelseitigen Durchlassöffnungen H, H' der Kolbenstange D - durch das ge=
öffnete Rückschlagventil V, d.g. durch die freigelegten Ventilöffnungen 3 eine ausreichend
grosse 513 menge aus der oberen Gabelkammer Z2 durch die hohle Kolbenstange D in
die untere Gabelkammer Z1 nach fliessen. Dadurch wird die Erzeugung eines grossen
Unterdrucks in der unteren Gabelkammer Z1 mit schäd= lichen Kavitationserscheinungen
und kapillarem Ein=
saugen von Aussenluft mit Sicherheit vermieden.
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Die in Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen
Teleskopgabel weisen die selbe, vorstehend beschriebene Wirkungsweise auf, obwohl
das zwischen der Kolbenstange D und der Gabelkammer Z1 vorgesehene Rückschlagventil
V andere als im Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ausgebildet ist. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 3 bis 5 besteht der Verschlusskörper des Rückschlagventils
V aus einer Verschlusskugel 4, die im Inneren der hohlen Kolben stange D längsverschiebbar
angeordnet ist. Im Abstand unterhalb der mantelseitigen Ventilöffnungen 3 weist
die Kolbenstange D mindestens eine weitere, mantel= seitige Einlassöffnung 6 auf.
Beim Einfedern der Teleskopgabel strömt das Hydrauliköl aus der unteren Gabelkammer
Z1 durch die Einlassöffnung 6 in die Kolbenstange D ein und drückt die Verschlusskugel
4 in ihre obere, in Fig. 3 mit vollen Linien und in Fig. 4 mit gestrichelten Linien
dargestellte Schliesstellung, in der die Verschlusskugel 4 gegen den Anschlagstift
5 stösst und mit ibrem breitesten Querschnitt oberhalb der Ventilöffnungen 3 in
der Kolbenstange D liegt. In dieser Schliesstellung der Verschlusskugel 4 kann das
aus der unteren Gabelkammer Z1 durch die Einlassöffnung 6 und die Ventil= öffnungen
3 in die Kolbenstange D eintretende Hydrau; likdl nicht oder nur in kleinen bzw.
kleinsten Mengen
nach oben über die Verschlusskugel 4 hinaus in
die Kolbenstange D fliessen. Die Abdichtung erfolgt im Bereich der umlaufenden Berührungslinie
zwischen der Verschlusskugel 4 und der Innenwand der Kolbenstange D. Beim Ausfedern
der Teleskopgabel aus ihrer ganz eingefederten, in Fig. 4 dargestellten Stellung
wird die Verschlusskugel 4 durch den in der unteren Gabel~ kammer Z1 erzeugten Sog
und/oder durch den in der Kolbenstange D entstehenden Druck gleich am Anfang des
Gabelhubs in ihre untere, in Fig. 4 und 5 mit vollen Linien dargestellte Offenstellung
gebracht, in der die Verschlusskugel 4 unter die Ventilöffnungen 3 absinkt und auf
dem oberen Ende der Befestigungs= schraube E für die Kolbenstange D liegt. Das Hydrauliköl
kann also aus der oberen Gabelkammer Z1 durch die hohle Kolbenstange D und die freigegebenen
Ventil öffnungen 3 hindurch in genügend grosser Menge in die untere Gabelkammer
Z1 nachfliessen, um übermässige Unterdrücke, Kavitationserscheinungen u.dgl. zu
vermeiden.
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Di Ausführungsvariante nach Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach Fig. 3 bis 5 hauptsächlich dadurch, dass der im Inneren der
Kolbenstange D längsverschiebbar geführte Verschlusskörper des Ruckschlagventils
als Verschlusszylinder 6 ausgebildet ist. Dieser Verschlusszylinder 7 weist einen
kegelstumpfförmigen unteren Endabschnitt 107 auf, um
in der unterhalb
der Ventilöffnungen 3 abgesunkenen Offenstellung des Verschluss zylinders 7 die
untere mantelseitige Einlassöffnung 6 freizuhalten, Bei dieser Ausführungsform erfolgt
die Abdichtung im Bereich der ganzen zylindrischen Mantelfläche des Ver= schlusszylinders
7, die mit der Innenfläche der Kolbenstange D in Berührung steht. Da zwischen dem
Verschlusszylinder 7 und der Kolbenstange D genau so wie zwischen der Verschlusskugel
4 und der Kolben stange D der Figuren 3 bis 5 ein Bewegungsspiel er= forderlich
ist, kann das Hydrauliköl auch beim Einfedernder Teleskopgabel in kleinen bzw. kleinsten
Mengen um den in Schliesstellung angehobenen Verschlusszylinder 7 herum aus der
unteren Gabelkammer Z1 durch die Kolbenstange D hindurch in die obere Gabelkammer
Z2 fliessen. Dieser begrenzte Öldurchfluss durch das geschlossene Rückschlagventil
V beim Ein= federn. der Teleskopgabel kann dem Durchfluss durch die mantelseitigen
Durchflussöffnungen H, H' der Kolbenstange D gleichgesetzt und als entsprechender
kleinster Restdurchfluss am Ende des Einfederhubs angesehen werden. Wenn zu diesem
Zweck der Durchfluss durch den Ringspalt zwischen dem Verschlusszylinder 7 und der
Innenwand der Kolbenstange D nicht ausreicht, kann die Mantelfläche des Verschlusszylinders
7 durchge= hende achsparallele Durchflussnuten 8 aufweisen.